논문 상세보기
pp.22-26
리튬이온전지는 친환경적이고 우수한 전지 성능덕분에 배터리 산업의 핵심으로 자리 잡았으며, 이에 따라 수요가 급증하고 있다. 그러나, 리튬이온전지의 수요증가는 리튬과 광물자원들의 공급문제를 초래하며, 수명이 다한 폐 리튬이온전지의 폐기방안이 아직 마련되지 않아 환경적 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 폐 리튬이온전지를 재활용하는 연구가 진행되고 있으며, 그 중에서도 폐 리튬이온전지에서 폐 양극 소재를 추출하여 재활용하는 다이렉트 리사이클링 연구가 주목받고 있다. 그러나, 폐 양극 소재는 오랜 충/방전으로 인해 구조적 붕괴(열화)가 발생한 상태로, 새로운 리튬이온전지에 적용을 위해서는 리튬이온전지 사용 전의 구조 즉, 층상구조로의 회복이 필요하다. 본 연구에서는 이를 위해 폐 양극 소재(LiNi0.6C0.2Mn0.2O2)가 열역학적으로 층상구조를 형성하는 온도를 분석하기 위해 700 ºC, 800 ºC, 900 ºC 범위에서 XRD를 통해 구조분석을 진행하였다. 폐 양극 소재는 700 ºC와 900 ºC 대비 800 ºC 열처리 시 1.44로 가장 높은 I003/I104 value를 보였다. 또한 800 ºC 열처리 시 0.1 C 기준 비 용량이 171.3 mAh/g으로 가장 높은 것을 확인하였다. 이를 통해 우리는 열역학적으로 층상구조를 형성하는 온도를 800 ºC로 도출하였으며 폐 양극 소재의 구조를 성공적으로 복원하였다.
Lithium-ion batteries have become central to the battery industry due to their eco-friendliness and excellent performance, resulting in a sharp increase in demand. However, this rising demand is leading to supply challenges for lithium and other minerals, while there is still no established method for the disposal of spent lithium-ion batteries, which raises environmental concerns. To address these issues, research is being conducted on recycling spent lithium-ion batteries, with direct recycling of spent cathode materials receiving particular attention. However, spent cathode materials often experience structural degradation due to prolonged charge/discharge cycles, and to be reused in new lithium-ion batteries, these materials must recover their original layered structure. In this study, we analyzed the temperatures at which spent cathode materials (LiNi0.6C0.2Mn0.2O2) thermodynamically form a layered structure through XRD structural analysis in the range of 700 °C, 800 °C, and 900 °C. The spent cathode materials exhibited the highest I003/I104 value of 1.44 when heat-treated at 800 °C, compared to 700 °C and 900 °C. Additionally, the specific capacity at 0.1 C was highest at 171.3 mAh/g for the material heat-treated at 800 °C. Through this, we identified 800 °C as the optimal temperature for thermodynamically forming the layered structure, successfully restoring the structure of the spent cathode material.
Abstract
1. 서 론
2. 실 험
2-1. 폐 양극 소재 전처리
2-2. 폐 양극 소재 구조복원
2-3. 전기화학적 성능 평가
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
Acknowledgement
References
