폐리튬이온전지 재활용을 통한 NCM622 합성에서의 불순물에 따른 영향 (Effect of Impurities in the Synthesis of NCM622 Active Materials from Spent Lithium-ion Batteries (LIBs))

서지정보

· 발행기관 : 한국전지학회
· 수록지 정보 : 한국전지학회지 / 3권 / 1호 / 12 ~ 22페이지
· 저자명 : 김재권, 윤예지, 오은석

초록

폐-LIBs로부터 유가 금속을 회수하는 방법 중에 유가 금속들을 산으로 추출하는 습식법이 일반적으로 사용되는 방법이다. 그러나 추출 후 얻어지는 금속 황산염 용액에는 니켈, 코발트, 망간과 함께 Li, Fe, Si, Na 등의 불순물들이 존재할 수 있다. 산업 규모의 금속 황산염 용액의 불순물이 전구체와 양극 활물질의 합성, 전 지 성능에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하다. 본 연구에서는 습식법이 적용된 폐리튬이온전지 재활용 공정 을 통해 제조된 회수한 금속 황산염 용액과 시약급 니켈, 코발트, 망간으로 만든 금속 황산염 용액을 이용하 여 전구체와 양극 활물질을 합성하고, ICP-OES, FE-SEM, XRD 분석 등을 통해 불순물로 인한 전구체와 양 극 활물질 입경의 차이를 확인하였다. 또한 불순물로 인한 잔류 리튬 부반응물이 슬러리 겔화를 유발하고 균 일한 슬러리 코팅을 억제하였다는 것을 보여주었다. 이로 인해 Re_AM_50 h는 사이클링, rate capability와 같 은 전기화학 평가에서 polarization 및 전하 전달 저항이 높아져 전지 성능이 저하되는 결과를 보였다. 따라서, 전지 성능을 저하시킬 수 있는 불순물의 분리가 필요하다

영어초록

Among the methods for recovering valuable metals from waste LIBs, hydrometallurgical leaching is commonly used. However, the resulting metal sulfate solution obtained after leaching may contain impurities such as lithium and sodium, in addition to nickel, cobalt, and manganese. There is a lack of research on the impact of impurities in industrial-scale metal sulfate solutions on the synthesis of precursor materials and cath ode materials, as well as their performance in batteries. In this study, we synthesized precursor materials and cathode materials using metal sulfate solutions recovered through hydrometallurgical leaching and commer cially available nickel, cobalt, and manganese sources. The differences in precursor materials and cathode materials caused by impurities were examined using ICP-OES and FE-SEM. It has been demonstrated that impurities induce slurry gelation and inhibit the formation of a uniform slurry coating. As a result, Re_AM_50 h exhibited decreased battery performance in electrochemical evaluations such as cycling and rate capability due to increased polarization and charge transfer resistance. Therefore, a separation of impurities that can degrade battery performance is necessary.

참고자료

· 없음