| 초록 |
본 연구에서는 열처리 및 초음파을 활용하여 폐 리튬이온 2차 전지 내의 음극소재인 구리와 흑연을 분리하고, XRD를 이용한 구조적 특성 분석과 SEM을 이용한 표면 분석, 그리고 GD-MS를 이용한 불순물 정량 분석을 통해 재자원화 가능성을 판단하였다. 전지의 음극은 염수방전을 통해 완전히 방전된 전지를 분리하여 음극판(구리)에 코팅된 음극소재(흑연)를 회수할 수 있었다. 회수된 음극은 구리와 흑연을 구분하여 재자원화 하기위해 673 K의 온도로 열처리하고 급냉하여 두 소재를 완전히 분리하였다. 분리된 두 소재 중 구리는 초음파 세척을 진행하여 표면 오염을 제거 하였으며, 세척 후 불순물 정량 분석결과 검출된 원소는 Na, Al, Si, S, Cl, K, Cr, Fe원소이고, 함유량은 각각 1.8, 1.9, 2.2, 1.1, 3.8, 3.5, 0.7, 0.3 mg/kg으로 총 불순물 함유량은 15.3 mg/kg이다. 그러므로 회수된 구리는 약 99.9984%의 순도임을 확인하였다. 또한 회수된 흑연은 건조 및 열처리를 진행한 후 미분화 하였으며, SEM분석결과 original 시료와 유사한 모양과 크기(약 10 ~ 50 ㎛)임을 확인하였고, XRD분석결과 유사한 구조적 특성을 확인하였다. 또한 GD-MS를 활용한 불순물 원소 정량분석에서는 Li, Na, S, Cl, Cr, Fe 원소가 검출되었으며, 각각 함유량은 2.2, 12.8, 48.8, 8.3, 1.1, 2.6 mg/kg으로 총 75.7 mg/kg이다. 그러므로 흑연의 순도는 약 99.9924%임을 확인하였으므로, 구리와 흑연 모두 재활용이 가능할 것으로 판단된다. |
