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채병만(Byungman Chae),김대원(Dae-Weon Kim),황성옥(Sung-Ok Hwang),김득현(Deukhyeon Kim),이상우(Sangwoo Lee) 한국청정기술학회 2017 청정기술 Vol.23 No.4
본 연구에서는 염화제이철의 재생공정으로 기존 용매추출법에서 사용하고 있는 용매인 TBP 및 Alamine336 대신에 새로운 용매를 통해 용액 내에 존재하는 Ni과 Fe를 분리 및 회수하는 공정을 개발하였다. Lab 실험을 통하여 실험조건을 최적화하였으며, 이를 바탕으로 상업화를 위한 10 L h<SUP>-1</SUP>급 파일럿 설비를 구축하였다. 또한 파일럿 실험을 통하여 양산을 위한 공정 데이터를 확보하였으며, 제조된 염화제이철의 부식실험을 통하여 사용할 수 있는 제품 품질에 문제없음을 확인하였다. In this study, we have developed a process for separating and recovering Ni and Fe in solution through a new solvent instead of TBP and Alamine336, which are solvents used in the conventional solvent extraction method. Experimental conditions were optimized through lab test and a 10 L h<SUP>-1</SUP> pilot plant was constructed for commercialization. In addition, the process data for mass production were obtained through pilot experiment and it was confirmed that there is no problem in product quality that can be used through the corrosion test of ferric chloride.
폐 전지로부터 재활용 과정을 통한 란타넘, 네오디뮴 회수에 관한 연구
채병만(Byungman Chae),이석환(Seokhwan Lee),김득현(Deuk-Hyeon Kim),서은주(Eun-Ju Seo),김현일(Hyunil Kim),이승환(Seunghwan Lee),이상우(Sangwoo Lee) 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.2
본 연구에서는 유기금속 회수를 한 전기차 폐배터리 부산물의 재활용에 관하여 연구하였다. 폐배터리 부산물에는 희토류들이 남아있으나, 부산물의 형태로는 소재로서의 가치가 없기에 정제과정을 거쳐 희토류 산화물로 회수하였다. 희토류침전분말 형태의 부산물을 30% 수산화나트륨을 이용하여 가공이 편한 수산화물로 변환한 뒤, 옥살산의 용해도 차이를 이용하여 남아 있는 불순물을 정제한 뒤, D2EHPA(Di-(2-ethylhexyl) phosphoric acid)를 사용하여 이트륨을 분리하였다. 과망가니즈산 칼륨을 이용하여 세륨을 분리, PC88A (2-ethylhexylphosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester)를 사용하여 란타넘과 네오디뮴을 분리하였다. 그 후 800°C의 온도에서 소성하여 란타넘, 네오디뮴 산화물로 재생하는 방법을 확인하였다. In this paper, the recycling of waste Ni-MH battery by-products for electric vehicle is studied. Although rare earths elements still exist in waste Ni-MH battery by-products, they are not valuable as materials in the form of by-products (such as an insoluble substance). This study investigates the recovering of rare earth oxide for solvent extraction A/O ratio, substitution reaction, and reaction temperature, and scrubbing of the rare earth elements for high purity separation. The by-product (in the form of rare earth elements insoluble powder) is converted into hydroxide form using 30% sodium hydroxide solution. The remaining impurities are purified using the difference in solubility of oxalic acid. Subsequently, Yttrium is isolated by means of D2EHPA (Di-[2-ethylhexyl] phosphoric acid). After cerium is separated using potassium permanganate, lanthanum and neodymium are separated using PC88A (2-ethylhexylphosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester) and it is calcinated at a temperature of 800°C. As a result of the physical and chemical measurement of the calcined lanthanum and neodymium powder, it is confirmed that the powder is a microsized porous powder in an oxide form of 99.9% or more. Rare earth oxides are recovered from Ni-MH battery by-products through two solvent extraction processes and one oxidation process. This study has regenerated lanthanum and neodymium oxide as a useful material.
SEI 성장 모델을 이용한 리튬 이온 배터리의 캘린더 노화 연구
전동협 ( Dong Hyup Jeon ),채병만 ( Byungman Chae ),이상우 ( Sangwoo Lee ) 한국공업화학회 2024 공업화학 Vol.35 No.1
전기화학 기반의 SEI 성장 모델을 이용하여 리튬이온 배터리의 캘린더 노화 및 장기 수명을 예측하였다. 네 가지 유형의 장기 SEI 성장 모델(용매 확산 제한 모델, 전자 이동 제한 모델, 리튬-간극 확산 제한 모델, 반응 제한 모델)을 적용하여 수치해석이 이루어졌고, 캘린더 에이징 동안의 용량 감소와 리튬 재고 손실을 계산하였다. 수치해석 결과, 전자 이동 제한 모델과 리튬-간극 확산 제한 모델이 낮은 용량 감소를 보였으며, 용매 확산 제한 모델과 반응 제한 모델은 10년이내에 80%의 용량 감소를 보였다. 캘린더 노화 중 저온 보관 시 SEI의 성장을 저하시켜 용량 감소가 적었다. 사이클링 중 C-rate가 증가할수록 SEI 두께 증가로 수명 하락이 크게 나타났으나 그 차이는 크지 않았다. We predicted the calendar aging and long-term lifetime of lithium-ion batteries using an electrochemical-based SEI growth model. Numerical simulation was carried out employing the four different long-term SEI growth models (i.e., solvent diffusion limited model, electron migration limited model, Li-interstitial diffusion limited model, reaction limited model), and we calculated the capacity fade and loss of lithium inventory during calendar aging. The result showed that the electron migration limited model and Li-interstitial diffusion limited model showed lower capacity fade, while the solvent diffusion limited model and reaction limited model reached 80% of capacity fade within 10 years. During calendar aging, the lower storage temperature showed less capacity fade due to the hindrance of SEI growth rate. During cycling, the higher C-rate showed a shorter life cycle; however, the differences were not significant.