환경오염을 제어하기 위한 청정에너지에 대한 수요 증가는 빠르게 증가하고 있습니다. 리튬 이온 배터리와 같은 충전식 배터리는 청정에너지의 우수한 원천이지만 높은 수요와 공급 불일치로 인해 리튬 금속이 빠르게 고갈되고 있습니다. 배터리 폐기물에서 귀금속을 회수하는 것은 환경오염 제어와 함께 가능한 해결책 중 하나입니다. 멤브레인 기반 분리 방법은 폐기물에서 리튬을 회수할 수 있는 매우 성공적인 상업적 공정입니다. 이 작업은 최근에 보고된 다양한 방법을 다룰 것이며 검토 형식으로 작성될 것입니다.

본 연구는 전기투석과 용매추출을 융합한 희유금속 회수 공정에서 분리막과 음이온교환막의 개질을 통해 유기상 과 수상에 대한 분리막의 낮은 젖음성 및 AEM을 통한 수소이온 투과로 인한 금속이온의 회수 효율 감소를 개선하였다. 구체 적으로, 분리막 표면 중 한면은 polydopamine (PDA) 통한 친수성 개질, 다른 면은 SiO2 또는 graphene oxide를 통한 친유성 개질을 함으로써 분리막의 젖음성을 개선하였다. 또한, 음이온교환막의 표면을 polyethyleneimine, PDA, poly(vinylidene fluoride) 등을 이용, 개질해 수분 흡수(Water uptake) 감소 및 기공구조 변화를 통해 수소이온 수송을 억제해 수소이온 투과를 억 제할 수 있다. 개질된 막 표면 형상과 화학적 특성 및 조성은 주사전자현미경과 푸리에변환 적외선 분광법을 통해 확인되었 고, 이를 구리 이온 회수 시스템에 적용해 향상된 추출 및 탈거 효율과 수소이온 수송 억제능을 확인하였다.

수산화리튬(LiOH)에 대한 수요는 현재의 대안들에 비해 환경에 대한 효율성과 안전성 때문에 매년 증가하고 있 다. 리튬은 다른 염분과 염수 호수에서 발견될 수 있으며, 나중에 합성되어 다양한 용도로 LiOH를 생성한다. 리튬 이온을 분 리 및 회수하기 위해 다양한 방법이 사용되며, 그 중 가장 일반적인 방법은 전기투석법(ED)이다. ED는 이온을 한쪽에서 다 른 쪽으로 밀어내는 구동력으로서 그 층의 전위차에 작용하는 멤브레인 기반 분리 기술이다. ED의 이온교환막(IEM)은 유체 역학적 부피에 따라 상이한 이온의 선택성이 달라지기 때문에 공정을 효율적으로 만든다. 본 총설에서는 리튬이온의 회수를 향상시키기 위한 ED와 IEM의 서로 다른 변화 전략이 논의된다.

In order to recover lithium ions from aqueous solution, a novel SAN-LMO beads were prepared by immobilizing lithium manganese oxide (LMO) with styrene acrylonitrile copolymers (SAN). The optimum condition for synthesis of SAN-LMO beads was 5 g of LMO and 3 g of SAN content. The characterization of the prepared SAN-LMO beads by SEM and XRD were confirmed that LMO was immobilized in SAN-LMO beads. The removal and the distribution coefficient of lithium ions decreased with increasing lithium ion concentration and solution pH. Even when the prepared SAN-LMO beads were reused 5 times, the leakage of LMO and the damage of SAN-LMO beads was not observed.

최근 휴대전화와 노트북 PC등 휴대전자기기의 보급과 함께 이온전지의 수요가 해마다 늘어나고 있고, 특히 개인용 휴대장비의 발달과 함께 동력원으로 사용되고 있는 이온전지의 기술이 빠르게 발전하여 왔다. 현재 국내에서 상용되고 있는 리튬이온전지(Lithium Ion Battery)는 거의 대부분 사용 후 폐기되고 있는 실정이며, 대기업 중심의 소형 리튬이온전지 양산에 주력해 현재 세계 2위 수준으로 성장하였지만, 여전히 소재와 부품은 상당 부분 수입에 의존하고 있어 상대적으로 산업기반이 취약한 실정이다. 국내에서도 폐전지 재활용을 통하여 전략 광물인 코발트(Co), 망간, 아연, 니켈 등을 국내에서 원료로 확보 가능하며, 폐전지로 인한 환경오염문제를 해결함으로써 전지 산업의 활성화와 더불어 국내 제조 산업의 경쟁력을 향상할 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 폐리튬이온전지로부터 코발트(Co)회수 기술개발 및 회수효율 향상을 위하여 공정장비를 제작/최적화 하고, 물리적 처리공정 기술개발을 통한 회수율 향상 및 화학적 처리공정을 통한 최적의 코발트 추출 기술을 도출하였다. 또한 이러한 추출된 코발트(Co)를 이용한 재생 Battery를 제작, 리튬이온전지 평가(Full cell&Coin Cell) 및 인증기관평가(KOLAS)를 통한 검증 과정도 진행하였다. 그 결과 폐이온전지의 물리적 파쇄 공정 기술 및 파쇄기 제작, 추출/회수를 위한 최적의 화학적 처리공정 확립, 폐코발트를 활용한 리튬이온전지 제조기술을 확보하였다. 현재 첨단 소재산업 및 녹색 성장 소재산업에서 희유금속의 수요가 급증할 것으로 예상되며, 이러한 연구개발을 통하여 경제적 효과는 물론, 원료 확보도 가능할 것으로 기대된다.