KR20240058236A - Recycling apparatus of used lithium ion battery - Google Patents
Recycling apparatus of used lithium ion battery Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240058236A KR20240058236A KR1020220138468A KR20220138468A KR20240058236A KR 20240058236 A KR20240058236 A KR 20240058236A KR 1020220138468 A KR1020220138468 A KR 1020220138468A KR 20220138468 A KR20220138468 A KR 20220138468A KR 20240058236 A KR20240058236 A KR 20240058236A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- unit
- discharge
- ion battery
- waste lithium
- tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 102
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 102
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 100
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 86
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 73
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 48
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 29
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 20
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 22
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 16
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 16
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 46
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
- B01J20/165—Natural alumino-silicates, e.g. zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
- B01J20/3234—Inorganic material layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
- B03B9/06—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
- B09B3/35—Shredding, crushing or cutting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
- C22B23/0453—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/10—Obtaining alkali metals
- C22B26/12—Obtaining lithium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
- B03B9/06—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse
- B03B2009/066—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse the refuse being batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/15—Electronic waste
- B09B2101/16—Batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명은 폐리튬이온 배터리 재활용 장치에 관한 것으로서, 폐리튬이온 배터리를 공급하는 공급부 및 상기 공급부의 후방에 설치되고, 내부에 폐리튬이온 배터리의 방전을 위한 전해액이 수용된 방전조 및 상기 방전조 내부에 설치되되, 상기 공급부로부터 공급된 폐리튬이온 배터리를 전후 방향으로 순환이동 시킴과 아울러, 미리 설정된 방전량을 만족하는 폐리튬이온 배터리를 후방으로 배출하는 방전 이송부 및 상기 방전 이송부와 대응되는 상기 방전조의 상부에 설치되고, 폐리튬이온 배터리의 방전에 의해 발생되는 수소농도를 검출하여 상기 방전이송부 내에서 순환이동하는 폐리튬이온 배터리의 방전량을 측정하는 방전량 측정부 및 상기 방전 이송부와 대응되는 상기 방전조의 상부 중 상기 방전량 측정부의 하부 일측에 상하이동 가능하게 설치되고, 상기 방전 이송부에서 순환이동 하는 폐리튬이온 배터리의 일측을 천공함과 동시에 전해액을 주입하는 천공부 및 상기 방전조 내부 중 상기 방전 이송부의 후방에 설치되고, 상기 방전 이송부로부터 배출되는 폐리튬이온 배터리를 1차 분쇄하는 제1 분쇄부 및 상기 방전조 내부 중 상기 제1 분쇄부의 후방에 설치되고, 상기 1 분쇄부로부터 1차 분쇄된 폐리튬이온 배터리를 2차 분쇄하는 제2 분쇄부 및 상기 방전조 내부 중 상기 제1 분쇄부와 상기 제2 분쇄부의 사이에 설치되고, 상기 제1 분쇄부를 통해 분쇄된 폐리튬이온 배터리에 포함된 금속 성분을 회수하는 자성물 회수부 및 상기 방전조 내부 중 상기 제1 분쇄부와 상기 제2 분쇄부 사이에 설치되고, 전해액의 액면으로 부상하는 부유물을 회수하는 부유물 회수부를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 장치의 구조를 개량하여 방전 및 파쇄공정을 포함하는 전처리 공정과 유가금속을 회수를 위한 후처리 공정을 하나의 장치로 수행함에 따라 각각의 장치의 별도 제작에 따른 비용을 절감함과 아울러 전, 후처리 공정이 연속적으로 이루어져 생산성이 크게 향상된다.
또한, 본 발명은 전해액에 의한 방전을 보다 신속하고 안전하게 수행할 수 있으므로 생산성 향상 뿐 아니라 예기치 않게 발생될 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 전해액에 포함된 유가금속을 전해액으로부터 바로 회수함에 따라 종래 산을 사용하는 방식과는 달리 친환경적이면서도 추가적인 산처리 공정 및 중간생성물의 수세공정이 요구되지 않으므로 그에 따른 비용을 크게 절감할 수 있다.The present invention relates to a waste lithium-ion battery recycling device, which includes a supply unit for supplying waste lithium-ion batteries, a discharge tank installed behind the supply unit and containing an electrolyte for discharging the waste lithium-ion battery, and the inside of the discharge tank. It is installed in the discharge transfer unit, which circulates the waste lithium-ion batteries supplied from the supply unit in the forward and backward directions and discharges the waste lithium-ion batteries satisfying a preset discharge amount to the rear, and the discharge unit corresponding to the discharge transfer unit. It is installed at the top of the tank and corresponds to the discharge amount measurement unit and the discharge transfer unit that detects the hydrogen concentration generated by the discharge of the waste lithium ion battery and measures the discharge amount of the waste lithium ion battery circulating in the discharge transfer unit. A perforation part that is movably installed on one side of the lower part of the discharge amount measuring part among the upper part of the discharge tank and drills one side of the spent lithium-ion battery that circulates in the discharge transfer part and injects electrolyte at the same time, and the inside of the discharge tank A first pulverizing unit installed behind the discharge transfer unit and primarily pulverizing the waste lithium-ion battery discharged from the discharge transfer unit, and a first pulverizing unit installed behind the first pulverizing unit inside the discharge tank, and from the first pulverizing unit A second pulverizing unit for secondary pulverizing the primary pulverized waste lithium ion battery, and a waste lithium ion pulverized through the first pulverizing unit installed between the first pulverizing unit and the second pulverizing unit inside the discharge tank. A magnetic material recovery unit for recovering metal components contained in the battery, and a suspended matter recovery unit installed between the first pulverization unit and the second pulverization unit inside the discharge tank and recovering floating substances floating to the liquid level of the electrolyte solution. It comes true.
According to the present invention as described above, the structure of the device is improved to perform the pre-treatment process including discharge and crushing processes and the post-treatment process for recovering valuable metals as a single device, resulting in the cost of separate manufacturing of each device. In addition to reducing costs, productivity is greatly improved as pre- and post-treatment processes are performed continuously.
In addition, the present invention can perform discharge using electrolyte more quickly and safely, which not only improves productivity but also prevents safety accidents that may occur unexpectedly.
In addition, the present invention recovers valuable metals contained in the electrolyte solution directly from the electrolyte solution, so unlike the conventional method of using acid, the present invention is environmentally friendly and does not require an additional acid treatment process or a water washing process for intermediate products, thereby significantly reducing costs. You can.
Description
본 발명은 폐리튬이온 배터리 재활용 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장치의 구조를 개량하여 방전 및 파쇄 공정을 포함하는 전처리 공정과 유가금속의 회수를 위한 후처리 공정을 하나의 장치로 수행할 수 있고, 전해액에 의한 방전을 보다 신속하고 안전하게 수행되도록 함과 아울러, 전해액에 포함된 유가금속을 전해액으로부터 바로 회수함으로써 유가금속을 친환경적으로 회수할 수 있도폭 한 폐리튬이온 배터리 재활용 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a waste lithium-ion battery recycling device, and more specifically, by improving the structure of the device, a pre-treatment process including discharging and crushing processes and a post-treatment process for recovery of valuable metals can be performed with one device. It relates to a waste lithium-ion battery recycling device that not only allows discharge by electrolyte to be performed more quickly and safely, but also allows valuable metals contained in the electrolyte to be recovered in an environmentally friendly manner by directly recovering the valuable metals contained in the electrolyte.
일반적으로 충전하여 사용하는 리튬이온 배터리는 휴대기기인 무선 전화기, 스마트폰, 모바일 기기 등이 많이 사용되면서 그 수요량이 가하급수적으로 증가하였고, 최근 단위 배터리셀을 복수개 포함하는 배터리팩의 사용 또한 증가하고 있는 실정이다.The demand for lithium-ion batteries, which are generally used by charging, has increased exponentially as mobile devices such as cordless phones, smartphones, and mobile devices are widely used. Recently, the use of battery packs containing multiple unit battery cells has also increased. There is a situation.
한편, 배터리팩은 전기적으로 연결되어 있는 단위 배터리셀을 복수개 포함하고 있는데, 이러한 배터리팩은 차세대 이동수단으로 각광받고 있는 전기자동차(EV) 내지 하이브리드 전기자동차(HEV)에 많이 사용되고 있어 향후 그 사용량이 급격히 증가할 것으로 예상되지만 폐리튬이온 배터리의 처리방법에 대해서는 그 연구가 아직 미비한 실정이다.Meanwhile, a battery pack contains a plurality of unit battery cells that are electrically connected. These battery packs are widely used in electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV), which are attracting attention as next-generation transportation means, and their use will increase in the future. Although it is expected to increase rapidly, research on disposal methods for waste lithium-ion batteries is still insufficient.
폐리튬이온 배터리를 재활용하기 위해서는 배터리의 방전공정이 필요한데, 이러한 방전공정은 통상 염수(鹽水)와 같은 전해액에 배터리를 담궈 5~15일 정도 방치시키는 전해액 방전방식이 대부분 안전한 방식으로 인식되어 주로 사용되고 있다.In order to recycle waste lithium-ion batteries, a battery discharge process is required. This discharge process is usually performed by submerging the battery in an electrolyte such as salt water and leaving it for 5 to 15 days, which is recognized as a safe method and is mainly used. there is.
그러나, 위와 같은 전해액 방전방식은 다량의 폐리튬이온 배터리의 방전 시 배터리 종류의 다양성 및 충전량 차이 등으로 인해 방전여부를 확인하기가 어려워 방전공정 후 분쇄 공정에서 방전이 제대로 이루어지지 않은 폐리튬이온 배터리가 폭발하는 안전사고가 발생되는 위험을 내재하고 있다.However, when discharging a large amount of waste lithium-ion batteries, the above electrolyte discharge method makes it difficult to check whether discharge has occurred due to the diversity of battery types and differences in charge amount, so waste lithium-ion batteries that are not properly discharged in the grinding process after the discharge process. There is an inherent risk that an explosion may occur.
한편, 위와 같은 방전 및 파쇄 공정을 포함하는 전처리 공정을 거친 폐리튬이온 배터리 분말에는 리튬, 코발트, 니켈과 같은 유가금속이 포함되어 있어 전처리 공정 후, 이러한 유가금속을 회수하는 후처리 공정이 수행된다.Meanwhile, waste lithium-ion battery powder that has gone through a pretreatment process including the above-described discharge and crushing processes contains valuable metals such as lithium, cobalt, and nickel, so after the pretreatment process, a post-treatment process to recover these valuable metals is performed. .
그런데, 종래에는 이러한 후처리 공정에 질산, 황산, 염산 등의 강산을 사용하여 폐리튬이온 배터리 분말을 용해한 뒤 중화반응을 행하여 유가금속을 회수하는 방식을 사용하고 있다.However, conventionally, in this post-treatment process, strong acids such as nitric acid, sulfuric acid, and hydrochloric acid are used to dissolve waste lithium-ion battery powder and then perform a neutralization reaction to recover valuable metals.
그러나, 상기한 회수방식은 비싼 약품을 사용하여야 하고, 산을 사용함으로써 발생되는 환경적인 문제를 해결하기 위해 추가로 산 처리 공정을 실시해야 할 뿐 아니라 중화반응 과정에서 중간생성물이 다량 발생하여 불순물로 작용하기 때문에 다수의 수세공정이 추가적으로 요구되므로 비용이 크게 상승하는 문제가 발생한다.However, the above-described recovery method requires the use of expensive chemicals, an additional acid treatment process is required to solve environmental problems arising from the use of acids, and a large amount of intermediate products are generated during the neutralization reaction, which are converted into impurities. Because it works, multiple additional washing processes are required, which causes the problem of a significant increase in cost.
아울러, 종래에는 전술한 전처리 공정과 후처리 공정이 별도의 장치에서 수행됨에 따라 각각의 장치의 제작에 따른 비용이 상승할 뿐 아니라 전, 후처리 공정이 연속적으로 이루어지지 않아 생산성이 저하되는 문제가 발생한다.In addition, in the past, as the above-mentioned pre-treatment process and post-treatment process were performed in separate devices, not only did the cost of manufacturing each device increase, but the pre- and post-treatment processes were not performed continuously, leading to a decrease in productivity. Occurs.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 장치의 구조를 개량하여 방전 및 파쇄 공정을 포함하는 전처리 공정과 유가금속의 회수를 위한 후처리 공정을 하나의 장치로 수행할 수 있고, 전해액에 의한 방전을 보다 신속하고 안전하게 수행되도록 함과 아울러, 전해액에 포함된 유가금속을 전해액으로부터 바로 회수함으로써 유가금속을 친환경적으로 회수할 수 있도폭 한 폐리튬이온 배터리 재활용 장치를 제공함에 있다.The present invention was devised to solve the above problems. The purpose of the present invention is to improve the structure of the device to combine the pre-treatment process including discharge and crushing processes and the post-treatment process for recovery of valuable metals into one device. A waste lithium-ion battery recycling device that can perform discharge by electrolyte more quickly and safely, and can recover valuable metals contained in the electrolyte in an environmentally friendly manner by recovering the valuable metals contained in the electrolyte directly from the electrolyte. It is provided.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 폐리튬이온 배터리를 공급하는 공급부 및 상기 공급부의 후방에 설치되고, 내부에 폐리튬이온 배터리의 방전을 위한 전해액이 수용된 방전조 및 상기 방전조 내부 일측에 설치되되, 상기 공급부로부터 공급된 폐리튬이온 배터리를 전후 방향으로 순환이동 시킴과 아울러, 미리 설정된 방전량을 만족하는 폐리튬이온 배터리를 후방으로 배출하는 방전 이송부 및 상기 방전 이송부와 대응되는 상기 방전조의 상부에 설치되고, 폐리튬이온 배터리의 방전에 의해 발생되는 수소농도를 검출하여 상기 방전이송부 내에서 순환이동하는 폐리튬이온 배터리의 방전량을 측정하는 방전량 측정부 및 상기 방전 이송부와 대응되는 상기 방전조의 상부 중 상기 방전량 측정부의 하부 일측에 상하이동 가능하게 설치되고, 상기 방전 이송부에서 순환이동 하는 폐리튬이온 배터리의 일측을 천공함과 동시에 전해액을 주입하는 천공부 및 상기 방전조 내부 중 상기 방전 이송부의 후방에 설치되고, 상기 방전 이송부로부터 배출되는 폐리튬이온 배터리를 1차 분쇄하는 제1 분쇄부 및 상기 방전조 내부 중 상기 제1 분쇄부의 후방에 설치되고, 상기 1 분쇄부로부터 1차 분쇄된 폐리튬이온 배터리를 2차 분쇄하는 제2 분쇄부 및 상기 방전조 내부 중 상기 제1 분쇄부와 상기 제2 분쇄부의 사이에 설치되고, 상기 제1 분쇄부를 통해 분쇄된 폐리튬이온 배터리에 포함된 금속 성분을 회수하는 자성물 회수부 및 상기 방전조 내부 중 상기 제1 분쇄부와 상기 제2 분쇄부 사이에 설치되고, 전해액의 액면으로 부상하는 부유물을 회수하는 부유물 회수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치가 제공된다.According to the present invention for achieving the above object, there is a supply unit for supplying waste lithium-ion batteries, a discharge tank installed at the rear of the supply unit, and containing an electrolyte for discharging the waste lithium-ion battery therein, and a discharge tank on one side inside the discharge tank. Installed, a discharge transfer unit that circulates the waste lithium ion batteries supplied from the supply unit in the forward and backward directions and discharges waste lithium ion batteries satisfying a preset discharge amount to the rear, and a discharge tank corresponding to the discharge transfer unit. A discharge amount measurement unit installed at the top, which detects the hydrogen concentration generated by the discharge of the waste lithium-ion battery and measures the discharge amount of the waste lithium-ion battery circulating in the discharge transfer unit, and a discharge amount corresponding to the discharge transfer unit A perforation part that is movably installed on one side of the lower part of the discharge quantity measuring part in the upper part of the discharge tank and drills one side of the spent lithium-ion battery that circulates in the discharge transfer part and at the same time injects electrolyte, and a part inside the discharge tank. It is installed at the rear of the discharge transfer unit, and is installed at the rear of the first grinding unit inside the first grinding unit and the discharge tank for primary crushing of the waste lithium-ion battery discharged from the discharge transfer unit, and 1 from the first grinding unit. A second pulverizing unit for secondary pulverizing the secondary pulverized waste lithium ion battery, and a waste lithium ion battery installed between the first pulverizing unit and the second pulverizing unit inside the discharge tank and pulverized through the first pulverizing unit. a magnetic material recovery unit for recovering the metal components contained in the discharge tank, and a suspended matter recovery unit installed between the first pulverizing part and the second pulverizing part inside the discharge tank and recovering suspended matter floating to the liquid level of the electrolyte solution. A waste lithium-ion battery recycling device is provided.
여기서, 상기 방전 이송부는 내부에 폐리튬이온 배터리가 수납되도록 상부가 개방된 수납공간이 형성되고, 상호 일정 간격 이격된 채 상기 방전조의 전후방향으로 순환이동 가능하게 설치되며, 상단부가 회동가능하게 설치된 복수의 트레이 및 각각의 트레이의 일측에 설치되어 각각의 트레이를 회동시켜 미리 설정된 방전량을 만족하는 폐리튬이온 배터리를 트레이 외부로 배출하는 동력수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the discharge transfer unit is formed with a storage space with an open top to store the waste lithium-ion battery therein, is installed to be movable circularly in the front and rear directions of the discharge tank while being spaced apart from each other at a predetermined distance, and the upper end is rotatably installed. It is characterized by including a plurality of trays and a power means installed on one side of each tray to rotate each tray to discharge the spent lithium-ion batteries satisfying a preset discharge amount to the outside of the tray.
그리고, 상기 천공부는 상기 방전조의 상부에 상하이동 가능하게 설치되는 상하이동 프레임 및 상기 상하이동 프레임의 하부에 설치되는 적어도 하나의 동력전달유닛 및 상기 동력전달유닛의 하부에 하향 경사지게 설치되되, 상기 동력전달유닛으로부터 전달받은 정, 역방향의 회전력에 의해 상기 동력전달유닛의 내외부로 인출가능하게 설치되고, 내부에 전해액이 주입되는 중공이 형성된 천공팁을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the perforation unit is installed to be movable in an upper part of the discharge tank, and at least one power transmission unit installed in a lower part of the vertical movement frame, and installed to be inclined downwardly in a lower part of the power transmission unit, wherein the power It is installed to be withdrawn from the inside and outside of the power transmission unit by the forward and reverse rotational forces transmitted from the transmission unit, and includes a perforated tip having a hollow inside into which the electrolyte is injected.
또한, 상기 부유물 회수부는 상하부가 개방된 관체형상으로서 상단부가 전해액의 액면에 배치되고, 하단부가 하방으로 연장형성되는 회수관 및 상기 회수관의 내부에 설치되고, 상부로부터 유입되는 전해액에 포함된 부유물을 필터링하는 회수필터 및 상기 회수관의 내부 중 상기 회수필터의 하부에 설치되고, 상기 회수관이 상부로 전해액을 유입시키는 흡입팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the suspended matter recovery unit has a tubular shape with the upper and lower parts open, and the upper end is disposed on the liquid level of the electrolyte, and the lower end is installed in a recovery pipe extending downward and the inside of the recovery pipe, and the suspended matter contained in the electrolyte flowing in from the upper part. It is installed at a lower part of the recovery filter inside the recovery pipe and a recovery filter for filtering the recovery pipe, and includes a suction fan that introduces the electrolyte into the upper part of the recovery pipe.
한편, 상기 방전조의 후방에 설치되고, 상기 방전조로부터 공급되는 전해액에 포함된 리튬, 코발트, 니켈과 같은 유가금속을 회수하는 유가금속 회수부를 더 포함하되, 상기 유가금속 회수부는 상기 방전조의 후방에 설치되고, 상기 방전조로부터 배출되는 전해액이 유입되는 회수조 및 상기 회수조의 내부에 설치되고, 상기 회수조로 유입된 전해액으로부터 중금속을 흡착하는 중금속 흡착유닛 및 상기 회수조의 내부 중 상기 중금속 흡착유닛의 후방에 설치되고, 전해액에 포함된 유가금속 외의 불순물을 필터링하는 이온교환유닛 및 상기 회수조의 내부 중 상기 이온교환 유닛의 후방에 설치되고, 상기 전해액에 포함된 유가금속을 흡착하여 회수하는 유가금속 회수유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, it is installed at the rear of the discharge tank and further includes a valuable metal recovery unit for recovering valuable metals such as lithium, cobalt, and nickel contained in the electrolyte supplied from the discharge tank, wherein the valuable metal recovery unit is located at the rear of the discharge tank. installed, a recovery tank into which the electrolyte discharged from the discharge tank flows, a heavy metal adsorption unit installed inside the recovery tank to adsorb heavy metals from the electrolyte flowing into the recovery tank, and a rear portion of the heavy metal adsorption unit inside the recovery tank. an ion exchange unit installed in the electrolyte to filter out impurities other than valuable metals contained in the electrolyte, and a valuable metal recovery unit installed behind the ion exchange unit inside the recovery tank to adsorb and recover the valuable metals contained in the electrolyte. It is characterized by including.
여기서, 상기 중금속 흡착유닛은 판상의 부재로서 부직포 사이에 세라믹이 코팅된 제올라이트가 충진되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the heavy metal adsorption unit is a plate-shaped member and is characterized in that it is formed in a structure in which ceramic-coated zeolite is filled between non-woven fabrics.
그리고, 상기 유가금속 회수유닛은 상기 회수조 내부에 일정 간격 이격된 상태로 각각 상하방향으로 배치되고 전류가 인가되면 상기 전해액에 포함된 유가금속을 흡착하는 다수의 흡착봉 및 상부가 개방된 원통형상으로서 측면이 각각의 흡착봉의 둘레를 따라 배치되는 이온교환 분리막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the valuable metal recovery unit is arranged in the vertical direction at regular intervals inside the recovery tank, and has a plurality of adsorption rods that adsorb the valuable metal contained in the electrolyte when an electric current is applied, and a cylindrical shape with an open top. It is characterized in that the side includes an ion exchange membrane disposed along the circumference of each adsorption rod.
또한, 상기 유가금속 회수부는 상기 방전조로부터 유입되는 전해액의 유입경로를 제공하는 연결관 및 상기 연결관의 내부 일측에 설치되고, 상기 회수조로 유입되는 전해액에 포함된 고상의 물질을 필터링하는 필터유닛 및 상기 연결관의 내부 타측에 설치되고, 상기 회수조로 유입되는 전해액의 잔류 전류를 측정하는 전류센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the valuable metal recovery unit includes a connection pipe that provides an inflow path for the electrolyte flowing from the discharge tank and a filter unit installed on one side of the interior of the connection pipe and filtering solid substances contained in the electrolyte flowing into the recovery tank. and a current sensor installed on the other inner side of the connection pipe and measuring the residual current of the electrolyte flowing into the recovery tank.
그리고, 상기 회수조와 상기 방전조 간에 연결되고, 상기 회수조로 유입된 전해액을 상기 방전조로 재유입시키는 순환관 및 상기 순환관의 일측에 설치되는 열교환 유닛을 포함하는 온도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And, it is connected between the recovery tank and the discharge tank, and further comprises a temperature control unit including a circulation pipe that re-introduces the electrolyte solution flowing into the recovery tank into the discharge tank and a heat exchange unit installed on one side of the circulation pipe. do.
또한, 상기 온도 조절부는 상기 순환관의 타측에 설치되고, 상기 순환관의 내부로 액체질소를 공급하는 긴급 온도조절 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the temperature control unit is installed on the other side of the circulation pipe and further includes an emergency temperature control unit that supplies liquid nitrogen into the inside of the circulation pipe.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 장치의 구조를 개량하여 방전 및 파쇄공정을 포함하는 전처리 공정과 유가금속을 회수를 위한 후처리 공정을 하나의 장치로 수행함에 따라 각각의 장치의 별도 제작에 따른 비용을 절감함과 아울러 전, 후처리 공정이 연속적으로 이루어져 생산성이 크게 향상된다.According to the present invention as described above, the structure of the device is improved to perform the pre-treatment process including discharge and crushing processes and the post-treatment process for recovering valuable metals as a single device, resulting in the cost of separate manufacturing of each device. In addition to reducing costs, productivity is greatly improved as pre- and post-treatment processes are performed continuously.
또한, 본 발명은 전해액에 의한 방전을 보다 신속하고 안전하게 수행할 수 있으므로 생산성 향상 뿐 아니라 예기치 않게 발생될 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.In addition, the present invention can perform discharge using electrolyte more quickly and safely, which not only improves productivity but also prevents safety accidents that may occur unexpectedly.
또한, 본 발명은 전해액에 포함된 유가금속을 전해액으로부터 바로 회수함에 따라 종래 산을 사용하는 방식과는 달리 친환경적이면서도 추가적인 산처리 공정 및 중간생성물의 수세공정이 요구되지 않으므로 그에 따른 비용을 크게 절감할 수 있다.In addition, the present invention recovers valuable metals contained in the electrolyte solution directly from the electrolyte solution, so unlike the conventional method of using acid, the present invention is environmentally friendly and does not require an additional acid treatment process or a water washing process for intermediate products, thereby significantly reducing costs. You can.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐리튬이온 배터리 재활용 장치를 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 이송부를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공부를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유물 회수부를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 흡착유닛을 설명하기 위한 도면,1 is a schematic diagram of a waste lithium-ion battery recycling device according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram for explaining a discharge transfer unit according to an embodiment of the present invention;
3 is a view for explaining a perforation portion according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a diagram for explaining a floating matter recovery unit according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is a diagram for explaining a heavy metal adsorption unit according to an embodiment of the present invention;
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. It should be noted that like elements in the drawings are represented by like symbols wherever possible. Additionally, detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the invention are omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐리튬이온 배터리 재활용 장치를 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 이송부를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공부를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유물 회수부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 흡착유닛을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram of a waste lithium-ion battery recycling device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram for explaining a discharge transfer unit according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is an embodiment of the present invention. Figure 4 is a diagram for explaining a perforation unit according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a diagram for explaining a suspended matter recovery unit according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is a drawing for explaining a heavy metal adsorption unit according to an embodiment of the present invention. am.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐리튬이온 배터리 재활용 장치(1)는 공급부(10), 방전조(20), 방전 이송부(30), 방전량 측정부(40), 천공부(50), 제1 분쇄부(60), 제2 분쇄부(70), 자성물 회수부(80), 부유물 회수부(90), 유가금속 회수부(100) 및 온도 조절부(110)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the waste lithium ion battery recycling device 1 according to an embodiment of the present invention includes a supply unit 10, a discharge tank 20, a discharge transfer unit 30, a discharge amount measurement unit 40, and a cloth. Study (50), first crushing unit (60), second crushing unit (70), magnetic material recovery unit (80), suspended matter recovery unit (90), valuable metal recovery unit (100), and temperature control unit (110) Includes.
공급부(10)는 외부로부터 폐리튬이온 배터리(B)를 공급하기 위한 것으로서, 폐리튬이온 배터리(B)를 일방향으로 이송하는 제1 이송벨트(11)와, 제1 이송벨트(11)의 상부 일측에 설치되고 일방향으로 이송되는 폐리튬이온 배터리(B)의 전류를 측정하는 전류 측정수단(12) 및 제1 이송벨트(11)의 후단부 일측에 설치되어 일방향으로 이송되는 폐리튬이온 배터리를 픽업하여 후술하는 방전 이송부(30)로 이송하는 이송로봇(13)을 포함한다.The supply unit 10 is for supplying the waste lithium-ion battery (B) from the outside, and includes a first transport belt 11 that transports the waste lithium-ion battery (B) in one direction, and an upper part of the first transport belt 11. A current measuring means (12) for measuring the current of the waste lithium-ion battery (B) installed on one side and transported in one direction, and a waste lithium-ion battery installed on one side of the rear end of the first transport belt (11) and transported in one direction. It includes a transfer robot 13 that picks up and transfers it to the discharge transfer unit 30, which will be described later.
이러한 공급부(10)는 전류 측정수단(12)을 통해 측정된 폐리튬이온 배터리(B)의 전류값이 미리 설정된 값 이상이면 이를 이송로봇(13)을 통해 별도로 분리하여 재사용하도록 하고, 전류값이 미리 설정된 값 이하인 폐리튬이온 배터리만을 이송로봇(13)을 통해 방전 이송부(30)로 이송한다.This supply unit 10 separates and reuses the waste lithium-ion battery (B) separately through the transfer robot 13 when the current value of the waste lithium-ion battery (B) measured through the current measuring means 12 is more than a preset value, and the current value is Only waste lithium-ion batteries that are below a preset value are transferred to the discharge transfer unit 30 through the transfer robot 13.
방전조(20)는 공급부(10)의 후방에 설치되고, 상부가 개방되며, 내부에 폐리튬이온 배터리의 방전을 위한 전해액이 수용되는 제1 수용공간(S1)이 형성된다. 여기서, 전해액은 염수(鹽水)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 전해액을 사용할 수 있다.The discharge tank 20 is installed at the rear of the supply unit 10, the top is open, and a first accommodation space (S1) is formed therein to accommodate the electrolyte for discharging the spent lithium-ion battery. Here, the electrolyte may be salt water, but is not limited thereto, and various electrolytes may be used as needed.
방전 이송부(30)는 방전조(20) 내부 중 전단에 설치되되, 공급부(10)로부터 공급된 폐리튬이온 배터리를 전후 방향으로 순환이동 시킴과 아울러, 미리 설정된 방전량을 만족하는 폐리튬이온 배터리를 후방에 설치된 제1 분쇄부(60)로 배출하는 역할을 한다.The discharge transfer unit 30 is installed at the front end inside the discharge tank 20, and circulates the waste lithium ion batteries supplied from the supply unit 10 in the forward and backward directions, as well as waste lithium ion batteries that satisfy a preset discharge amount. It serves to discharge to the first crushing unit 60 installed at the rear.
보다 구제척으로 방전 이송부(30)는 도 2에서 보는 바와 같이, 방전조(20)의 내부에 전후방향으로 순환되도록 설치되는 순환레일(31), 상호 일정 간격 이격된 채 순환레일(31)을 따라 이동하는 복수의 이동체(32), 각각의 이동체(32)의 일측에 상단부가 회동가능하게 설치되고 내부에 폐리튬이온 배터리가 수납되는 수납공간(S)이 형성된 트레이(33) 및 트레이(33)의 일측에 설치되고 트레이(33)의 상부를 측방으로 회동시켜 내부에 수납된 폐리튬이온 배터리를 외부로 배출하는 동력수단(34)을 포함한다.In a more general sense, as shown in FIG. 2, the discharge transfer unit 30 includes a circulation rail 31 installed to circulate in the front and rear directions inside the discharge tank 20, and the circulation rails 31 are spaced apart from each other at a predetermined distance. A plurality of moving bodies 32 moving along, a tray 33 having an upper end rotatably installed on one side of each moving body 32 and a storage space S in which a spent lithium-ion battery is stored, and a tray 33 ) and includes a power means 34 that is installed on one side of the tray 33 and rotates the upper part of the tray 33 to the side to discharge the spent lithium-ion battery stored inside to the outside.
이러한 방전 이송부(30)는 후술하는 방전량 측정부(40)를 통해 측정된 수소농도에 기초하여 미리 설정된 방전량을 만족하는 폐리튬이온 배터리가 수납된 트레이(33)만을 측방으로 회동시켜 해당하는 트레이(33)에 수납된 폐리튬이온 배터리만을 후술하는 제1 분쇄부로(60)로 배출한다.This discharge transfer unit 30 laterally rotates only the tray 33 containing the spent lithium-ion batteries that satisfy a preset discharge amount based on the hydrogen concentration measured through the discharge amount measurement unit 40, which will be described later, to produce the corresponding discharge amount. Only the waste lithium-ion batteries stored in the tray 33 are discharged to the first crushing section 60, which will be described later.
그리고, 미리 설정된 방전량을 만족하지 않는 폐리튬이온 배터리는 트레이(33)에 수납된 채 미리 설정된 방전량을 만족할 때까지 방전조(20)의 전후방향으로 순환하게 된다.And, the waste lithium-ion battery that does not satisfy the preset discharge amount is stored in the tray 33 and circulates in the forward and backward directions of the discharge tank 20 until it satisfies the preset discharge amount.
방전량 측정부(40)는 방전 이송부(30)와 대응되는 방전조(20)의 상부에 설치되고, 방전 이송부(30) 내에서 순환이동하는 폐리튬이온 배터리의 방전에 의해 발생되는 수소의 농도를 검출하여 방전 이송부(30) 내에서 순환이동하는 폐리튬이온 배터리의 방전량을 측정하는 것으로서, 방전조(20)의 상부에 순환라인을 따라 설치되는 다수의 수소포집기(41) 및 각각의 수소포집기(41)의 일측에 설치되어 수소의 농도를 측정하는 농도센서(42)를 포함한다.The discharge amount measuring unit 40 is installed on the upper part of the discharge tank 20 corresponding to the discharge transfer unit 30, and the concentration of hydrogen generated by the discharge of the spent lithium ion battery circulating in the discharge transfer unit 30. This measures the discharge amount of the waste lithium-ion battery circulating in the discharge transfer unit 30 by detecting a plurality of hydrogen collectors 41 installed along the circulation line at the top of the discharge tank 20 and each hydrogen It includes a concentration sensor 42 installed on one side of the collector 41 to measure the concentration of hydrogen.
이러한 방전량 측정부(40)는 각각의 수소포집기(41)에서 측정된 수소농도를 미도시된 제어부로 제공하고, 제어부는 각각의 수소포집기(41)의 농도센서(42)로부터 제공받은 수소농도에 기초하여 각각의 트레이(33)에 수납된 폐리튬이온 배터리의 방전량을 산출한 후, 미리 설정된 방전량을 만족하는 폐리튬이온 배터리가 수납된 트레이(33)에 설치된 동력수단(34)을 통해 트레이(33)를 측방으로 회동시켜 해당하는 폐리튬이온 배터리만을 제1 분쇄부(60)로 배출한다.This discharge amount measuring unit 40 provides the hydrogen concentration measured in each hydrogen collector 41 to a control unit (not shown), and the control unit provides the hydrogen concentration provided from the concentration sensor 42 of each hydrogen collector 41. After calculating the discharge amount of the waste lithium-ion battery stored in each tray 33 based on The tray 33 is rotated laterally to discharge only the corresponding waste lithium-ion batteries into the first crushing unit 60.
위와 같이, 본 발명은 방전량 측정부(40)를 통해 방전 이송부(30) 내에서 순환이동하는 폐리튬이온 배터리의 방전량을 체크하여 미리 설정된 방전량을 만족하는 폐리튬이온 배터리만을 제1 분쇄부(60)로 배출함에 따라, 제1 분쇄부(60)에서 폐리튬이온 배터리를 분쇄하는 과정에서 폐리튬이온 배터리가 폭발하는 안전사고가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.As above, the present invention checks the discharge amount of the waste lithium-ion battery circulating in the discharge transfer unit 30 through the discharge amount measurement unit 40 and first crushes only the waste lithium-ion battery that satisfies the preset discharge amount. By discharging into the unit 60, it is possible to prevent a safety accident in which the waste lithium-ion battery explodes during the process of crushing the waste lithium-ion battery in the first crushing unit 60.
천공부(50)는 방전 이송부(30)와 대응되는 방전조(20)의 상부 중 방전량 측정부(40)의 하부 일측에 상하이동 가능하게 설치되고, 방전 이송부(30)에서 순환이동하는 폐리튬이온 배터리의 일측을 천공함고 동시에 전해액을 주입하는 역할을 하는 것으로서, 도 3의 (a)에서 보는 바와 같이, 상하이동 프레임(51), 동력전달유닛(52) 및 천공팁(53)을 포함한다.The perforation part 50 is installed to be able to move up and down on one side of the lower part of the discharge amount measuring part 40 in the upper part of the discharge tank 20 corresponding to the discharge transport part 30, and the lung that moves circularly in the discharge transport part 30 It serves to perforate one side of the lithium-ion battery and simultaneously inject electrolyte, and as shown in (a) of Figure 3, includes a vertical movement frame 51, a power transmission unit 52, and a perforation tip 53. do.
상하이동 프레임(51)은 방전조(20)의 상부에 상하이동 가능하게 설치된다.The vertical movement frame 51 is installed on the upper part of the discharge tank 20 to enable vertical movement.
동력전달유닛(52)은 상하이동 프레임(51)의 하부에 다수개가 설치되고, 각각의 하부에 설치되는 천공팁(53)에 정, 역방향의 회전력을 제공한다.A plurality of power transmission units 52 are installed at the lower part of the vertical moving frame 51, and provide rotational force in the forward and reverse directions to the perforation tips 53 installed at the lower part of each.
천공팁(53)은 각각의 동력전달유닛(52)의 하부에 하향 경사지게 설치되되, 동력전달유닛(52)으로부터 전달받은 정역방향의 회전력에 의해 동력전달유닛(52)의 내외부로 인출가능하게 설치되고, 내부에 전해액이 주입되는 중공(H)이 형성된다.The perforation tip 53 is installed at a downward angle at the bottom of each power transmission unit 52, and is installed so as to be withdrawn into and out of the power transmission unit 52 by the rotational force in the forward and reverse directions received from the power transmission unit 52. And a hollow (H) into which the electrolyte is injected is formed.
이러한 천공부(50)는 도 3의 (b)에서 보는 바와 같이, 동력전달유닛(52)이 폐리튬이온 배터리의 상부에 지지된 상태에서 동력전달유닛(52)의 회전력에 의해 천공팁(53)이 폐리튬이온 배터리의 내부로 인입되어 폐리튬이온 배터리의 상단부에 하향 경사진 천공홀(h)이 형성되고, 중공(H)을 통해 천공홀(h)에 전해액을 주입하게 된다.As shown in (b) of FIG. 3, the perforation tip 53 is formed by the rotational force of the power transmission unit 52 while the power transmission unit 52 is supported on the upper part of the spent lithium-ion battery. ) is introduced into the interior of the waste lithium-ion battery, forming a downwardly sloping hole (h) at the upper end of the waste lithium-ion battery, and electrolyte is injected into the hole (h) through the hollow (H).
여기서, 본 발명은 천공부(50)에 의해 폐리튬이온 배터리의 내부에 형성된 천공홀(h)이 하향 경사지게 형성됨에 따라 폐리튬이온 배터리의 내부가 전해액에 접촉되는 면적이 증가되어 폐리튬이온 배터리의 보다 빠른 방전속도를 제공할 수 있다.Here, in the present invention, as the perforation hole (h) formed inside the waste lithium ion battery by the perforation portion 50 is formed to be inclined downward, the area where the inside of the waste lithium ion battery is in contact with the electrolyte increases, thereby increasing the waste lithium ion battery. It can provide a faster discharge rate.
제1 분쇄부(60)는 방전조(20)의 내부 중 방전 이송부(30)의 후방에 설치되고, 방전 이송부(30)로부터 배출되는 폐리튬이온 배터리를 1차 분쇄하는 역할을 하는 것으로서, 방전 이송부(30)의 후방에 상향 경사지게 설치되는 제2 이송벨트(61) 및 제2 이송벨트(62)의 후방에 설치되고 제2 이송벨트(61)를 통해 후방으로 이송되는 폐리튬이온 배터리를 분쇄하는 제1 분쇄롤러(62)를 포함한다.The first crushing unit 60 is installed inside the discharge tank 20 at the rear of the discharge transport unit 30, and serves to primary crush the waste lithium ion battery discharged from the discharge transfer unit 30. The second transfer belt 61 installed at an upward angle at the rear of the transfer unit 30 and the waste lithium-ion battery installed at the rear of the second transfer belt 62 and transported rearward through the second transfer belt 61 are crushed. It includes a first crushing roller 62.
제2 분쇄부(70)는 방전조(20)의 내부 중 제1 분쇄부(60)의 후방에 설치되고, 제1 분쇄부(60)로부터 배출되는 폐리튬이온 배터리를 2차 분쇄하는 역할을 하는 것으로서, 제1 분쇄부(60)의 후방에 상향 경사지게 설치되는 제3 이송벨트(71) 및 제3 이송벨트(71)의 후방에 설치되고 제3 이송벨트(71)를 통해 후방으로 이송되는 폐리튬이온 배터리를 분쇄하는 제2 분쇄롤러(72)를 포함한다.The second crushing unit 70 is installed behind the first crushing unit 60 inside the discharge tank 20, and serves to secondary crush the waste lithium ion battery discharged from the first crushing unit 60. In this way, the third transport belt 71 is installed at an upward slope at the rear of the first pulverizing unit 60, and the third transport belt 71 is installed at the rear of the third transport belt 71 and is transported rearward through the third transport belt 71. It includes a second crushing roller 72 that crushes the waste lithium-ion battery.
본 발명은 위와 같은 제1 분쇄부(60) 및 제2 분쇄부(70)가 방전조(20) 내부에 설치됨에 따라 제1 분쇄부(60) 및 제2 분쇄부(70)를 통해 폐리튬이온 배터리가 분쇄되는 과정에서도 지속적인 방전이 이루어질 뿐 아니라, 분쇄된 폐리튬이온 배터리의 경우 전해액과의 접촉면적이 현저하게 증가하므로 폐리튬이온 배터리의 보다 빠른 방전이 이루어진다.In the present invention, as the first grinding unit 60 and the second grinding unit 70 are installed inside the discharge tank 20, waste lithium is collected through the first grinding unit 60 and the second grinding unit 70. Not only does continuous discharge occur during the process of pulverizing the ion battery, but the contact area with the electrolyte increases significantly in the case of the pulverized waste lithium-ion battery, resulting in faster discharge of the waste lithium-ion battery.
즉, 본 발명은 위와 같이 분쇄과정에서 지속적인 방전이 이루어지므로 방전 이송부(30)에서 폐리튬이온 배터리를 미리 설정된 방전량 즉, 분쇄과정에서 폭발이 발생되지 않는 정도까지만 폐리튬이온 배터리를 방전시켜 배출할 수 있게 된다.That is, in the present invention, since continuous discharge occurs during the grinding process as described above, the waste lithium-ion battery is discharged by discharging the waste lithium-ion battery in the discharge transfer unit 30 only to a preset discharge amount, that is, to the extent that no explosion occurs during the grinding process. You can do it.
이에 따라, 본 발명은 방전 이송부(30)에서 불필요한 방전 공정시간을 단축함과 동시에 분쇄과정에서 폐리튬이온 배터리를 지속적으로 방전시킴으로써, 전체적인 방전 공정시간을 현저하게 단축시킬 수 있게 된다.Accordingly, the present invention can significantly shorten the overall discharge process time by reducing unnecessary discharge process time in the discharge transfer unit 30 and continuously discharging the spent lithium-ion battery during the grinding process.
자성물 회수부(80)는 방전조 내부 중 제1 분쇄부(60)와 제2 분쇄부(70) 사이에 설치되되, 상단부가 전해액의 액면에 배치되고 하단부가 하방으로 연장형성된다.The magnetic material recovery unit 80 is installed between the first pulverizing unit 60 and the second pulverizing unit 70 inside the discharge tank, with the upper end disposed at the liquid level of the electrolyte and the lower end extending downward.
이러한 자성불 회수부(80)는 제1 분쇄부(60)를 통해 분쇄된 폐리튬이온 배터리 분쇄물에 포함된 금속물질을 전해액으로부터 회수하는 역할을 한다. This magnetic fire recovery unit 80 serves to recover the metal material contained in the waste lithium-ion battery pulverized through the first pulverization unit 60 from the electrolyte solution.
부유물 회수부(90)는 자성물 회수부(80)의 후면에 설치되어 전해액의 액면으로 부상하는 부유물질을 회수하는 것으로서, 회수관(91), 회수필터(92) 및 흡입팬(93)을 포함한다.The suspended matter recovery unit 90 is installed at the rear of the magnetic matter recovery unit 80 to recover suspended substances floating to the surface of the electrolyte, and includes a recovery pipe 91, a recovery filter 92, and a suction fan 93. Includes.
회수관(91)은 상하부가 개방된 관체형상으로서 상단부가 전해액의 액면에 배치되고 하단부가 하방으로 연장형성된다.The recovery pipe 91 has a tubular shape with the upper and lower ends open, with the upper end disposed at the liquid level of the electrolyte and the lower end extending downward.
이러한 회수관(91)은 전해액의 액면으로부터 부유물이 포함된 전해액이 용이하게 유입될 수 있도록 상단이 후방으로 하향경사지게 형성되고, 유입된 전해액이 방전조(20)의 후방으로 배출되도록 하단이 후방으로 상향경사지게 형성된다.This recovery pipe 91 is formed with its upper end inclined downward so that the electrolyte containing suspended matter can easily flow in from the liquid level of the electrolyte, and its lower end is inclined backward so that the inflow electrolyte is discharged to the rear of the discharge tank 20. It is formed sloping upward.
회수필터(92)는 회수관(91)의 내부에 설치되고, 전해액과 함께 유입되는 부유물을 필터링하는 역할을 한다.The recovery filter 92 is installed inside the recovery pipe 91 and serves to filter suspended matter flowing in together with the electrolyte.
흡입팬(93)은 회수관(91)의 내부 중 회수필터(92)의 하부에 설치되고, 회수관(91)의 상부로 부유물이 포함된 전해액이 유입되는 동력을 제공한다.The suction fan 93 is installed at the bottom of the recovery filter 92 inside the recovery pipe 91, and provides power to flow the electrolyte containing suspended matter into the upper part of the recovery pipe 91.
유가금속 회수부(100)는 방전조(20)의 후방에 설치되고, 방전조(20)로부터 공급되는 전해액에 포함된 리튬, 코발트, 니켈과 같은 유가금속을 회수하는 역할을 하는 것으로서, 회수조(101), 중금속 흡착유닛(102), 이온교환유닛(103), 유가금속 회수유닛(104), 연결관(105), 필터유닛(106) 및 전류센서(107)를 포함한다.The valuable metal recovery unit 100 is installed at the rear of the discharge tank 20 and serves to recover valuable metals such as lithium, cobalt, and nickel contained in the electrolyte supplied from the discharge tank 20. (101), a heavy metal adsorption unit (102), an ion exchange unit (103), a valuable metal recovery unit (104), a connector (105), a filter unit (106), and a current sensor (107).
회수조(101)는 방전조(20)로부터 고상의 물질이 필터링된 전해액이 공급되는 영역을 제공하는 것으로서, 상부가 개방되고, 내부에 방전조(20)로부터 공급되는 전해액이 수용되는 제2 수용공간(S2)이 형성된다. The recovery tank 101 provides an area where the electrolyte solution in which solid substances have been filtered from the discharge tank 20 is supplied. The top is open, and the second storage tank 101 accommodates the electrolyte solution supplied from the discharge tank 20. A space (S2) is formed.
중금속 흡착유닛(102)은 판상의 부재로서 회수조(101)의 내부 중 전단부에 회수조(100)의 폭방향을 따라 설치되되, 복수개가 회수조(101)의 전후방을 따라 이격되게 배치되어 회수조(101)로 투입되는 전해액에 포함된 중금속을 흡착하는 역할을 한다.The heavy metal adsorption unit 102 is a plate-shaped member and is installed at the front end of the inside of the recovery tank 101 along the width direction of the recovery tank 100. A plurality of heavy metal adsorption units 102 are spaced apart along the front and rear of the recovery tank 101. It serves to adsorb heavy metals contained in the electrolyte solution introduced into the recovery tank (101).
이러한 중금속 흡착유닛(102)은 도 1의 A영역을 확대한 도 5에서 보는 바와 같이, 부직포(102a)사이에 세라믹이 코팅된 제올라이트(102b)가 충진되는 구조로 이루어진다.This heavy metal adsorption unit 102 has a structure in which ceramic-coated zeolite 102b is filled between non-woven fabrics 102a, as shown in FIG. 5, which is an enlarged view of area A of FIG. 1.
여기서, 제올라이트(102b)에 세라믹을 코팅하는 이유는 중금속을 흡착하는 기능을 수행하는 제올라이트(102b)가 전해액에 의해 손상되는 것을 방지함으로써, 중금속 흡착유닛(102)의 수명을 연장하기 위함이다.Here, the reason for coating the zeolite 102b with ceramic is to prevent the zeolite 102b, which performs the function of adsorbing heavy metals, from being damaged by the electrolyte solution, thereby extending the lifespan of the heavy metal adsorption unit 102.
이러한 제올라이트(102b)는 세라믹 코팅량을 제어하여 제올라이트(102b)에 형성된 공극의 크기를 조절함으로써, 특정 중금속을 선택적으로 흡착할 수 있으므로 필요에 따라 세라믹 코팅량을 조절하여 사용할 수 있다.This zeolite (102b) can selectively adsorb specific heavy metals by controlling the size of the pores formed in the zeolite (102b) by controlling the amount of ceramic coating, so it can be used by adjusting the amount of ceramic coating as needed.
이온교환유닛(103)은 판상의 부재로서 회수조(101)의 내부 중 중금속 흡착유닛(102)의 후방에 회수조(100)의 폭방향을 따라 설치되고, 중금속 흡착유닛(102)을 통과한 전해액에 포함된 유가금속 외의 불순물을 필터링하여 유가금속 회수유닛으로 공급되는 전해액에 유가금속 외의 불순물이 포함되는 것을 최소화하는 역할을 한다.The ion exchange unit 103 is a plate-shaped member and is installed inside the recovery tank 101 at the rear of the heavy metal adsorption unit 102 along the width direction of the recovery tank 100, and is installed along the width direction of the recovery tank 100. It filters impurities other than valuable metals contained in the electrolyte and minimizes the inclusion of impurities other than valuable metals in the electrolyte supplied to the valuable metal recovery unit.
이러한 이온교환유닛(103)은 알킬계 이온교환수지가 사용될 수 있다.This ion exchange unit 103 may use an alkyl-based ion exchange resin.
유가금속 회수유닛(104)은 회수조(100)의 내부 중 이온교환유닛(103)의 후방에 설치되고, 이온교환유닛(103)을 통과한 전해액에 포함된 유가금속을 흡착하여 회수하는 역할을 하는 것으로서, 흡착봉(104a) 및 이온교환 분리막(104b)를 포함한다.The valuable metal recovery unit 104 is installed behind the ion exchange unit 103 inside the recovery tank 100, and serves to adsorb and recover valuable metals contained in the electrolyte solution that has passed through the ion exchange unit 103. As such, it includes an adsorption rod (104a) and an ion exchange membrane (104b).
흡착봉(104a)는 다수개가 일정간격 이격된 상태로 각각 회수조(100) 내에 상하방향으로 배치되고, 외부로부터 전류가 인가되는 경우 전해액에 포함된 유가금속을 흡착하는 역할을 한다.A plurality of adsorption rods 104a are spaced apart from each other in the vertical direction within the recovery tank 100, and serve to adsorb valuable metals contained in the electrolyte when a current is applied from the outside.
이온교환 분리막(104b)는 상부가 개방된 원통형상으로서 내측면이 각각의 흡착봉(104a)의 둘레를 따라 배치되어 전해액 내에 포함된 유가금속 외의 불순물을 필터링 하는 역할을 한다.The ion exchange membrane 104b has a cylindrical shape with an open top, and its inner surface is disposed along the circumference of each adsorption rod 104a, and serves to filter impurities other than valuable metals contained in the electrolyte solution.
이러한 이온교환 분리막(104b)는 알킬계 이온교환수지가 사용될 수 있다.This ion exchange membrane 104b may be an alkyl-based ion exchange resin.
연결관(105)은 방전조(20)의 후면 일측과 회수조(100)의 전면 간에 설치되고, 방전조(20)로부터 회수조(100)로 전해액이 유입되는 경로를 제공한다.The connection pipe 105 is installed between one rear side of the discharge tank 20 and the front of the recovery tank 100, and provides a path for electrolyte to flow from the discharge tank 20 to the recovery tank 100.
필터유닛(106)은 연결관(105)의 내부 일측에 설치되고, 방전조(20)로부터 회수조(100)로 유입되는 전해액에 포함된 고상의 물질을 필터링하는 역할을 한다.The filter unit 106 is installed on one inner side of the connection pipe 105 and serves to filter solid substances contained in the electrolyte solution flowing from the discharge tank 20 to the recovery tank 100.
전류센서(107)는 연결관의 내부 타측에 설치되고, 회수조(100)로 유입되는 전해액의 잔류 전류를 측정하는 역할을 한다.The current sensor 107 is installed on the other inside of the connection pipe and serves to measure the residual current of the electrolyte flowing into the recovery tank 100.
이러한 전류센서(107)는 회수조(100)로 유입되는 전해액의 잔류 전류를 측정하여 전해액에 포함된 유가금속의 양을 확인함과 아울러, 측정된 잔류 전류를 통해 전해액의 농도를 산출하는 역할을 한다.This current sensor 107 measures the residual current of the electrolyte flowing into the recovery tank 100 to confirm the amount of valuable metals contained in the electrolyte and also calculates the concentration of the electrolyte through the measured residual current. do.
온도 조절부(110)는 방전조(20)에 저장된 전해액의 온도를 조절하는 역할을 하는 것으로서, 순환관(110a), 열교환 유닛(110b) 및 긴급 온도조절 유닛(110c)를 포함한다.The temperature control unit 110 serves to control the temperature of the electrolyte stored in the discharge tank 20 and includes a circulation pipe 110a, a heat exchange unit 110b, and an emergency temperature control unit 110c.
순환관(110a)은 회수조(100)의 후면과 방전조(20)의 전면 간에 연결되어 회수조(100)로 유입된 전해액을 방전조(20)로 순환시켜 공급하는 역할을 한다.The circulation pipe 110a is connected between the rear of the recovery tank 100 and the front of the discharge tank 20 and serves to circulate and supply the electrolyte solution flowing into the recovery tank 100 to the discharge tank 20.
열교환 유닛(110b)은 순환관(110a)의 일측에 설치되고, 열교환을 통해 방전 공전과정에서 온도가 상승된 전해액을 냉각시켜 방전조(20)로 공급함으로써, 방전조(20)가 방전에 적합한 최적의 온도를 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다.The heat exchange unit 110b is installed on one side of the circulation pipe 110a, cools the electrolyte whose temperature has risen during the discharge idling process through heat exchange, and supplies it to the discharge tank 20, so that the discharge tank 20 is suitable for discharge. It plays a role in maintaining the optimal temperature.
이러한 열교환 유닛(100b)은 공지의 히트펌프가 사용될 수 있다.This heat exchange unit 100b may use a known heat pump.
긴급 온도조절 유닛(110c)은 순환관(110a)의 타측에 설치되고, 방전조(20)의 온도가 과도하게 상승하는 비상상황이 발생되는 경우, 순환관(110a)을 통해 방전조(20)로 유입되는 전해액에 액체질소를 공급함으로써, 방전조(20)가 방전에 적합한 최적의 온도를 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다.The emergency temperature control unit 110c is installed on the other side of the circulation pipe 110a, and when an emergency situation occurs in which the temperature of the discharge tank 20 increases excessively, the discharge tank 20 flows through the circulation pipe 110a. By supplying liquid nitrogen to the electrolyte flowing into the discharge tank 20, it serves to maintain an optimal temperature suitable for discharge.
전술한 바와 같이, 본 발명은 장치의 구조를 개량하여 방전 및 파쇄공정을 포함하는 전처리 공정과 유가금속을 회수를 위한 후처리 공정을 하나의 장치로 수행함에 따라 각각의 장치의 별도 제작에 따른 비용을 절감함과 아울러 전, 후처리 공정이 연속적으로 이루어져 생산성이 크게 향상된다.As described above, the present invention improves the structure of the device to perform the pre-treatment process including discharge and crushing processes and the post-treatment process for recovering valuable metals in one device, thereby reducing the cost of separate manufacturing of each device. In addition to reducing costs, productivity is greatly improved as pre- and post-treatment processes are performed continuously.
또한, 본 발명은 전해액에 의한 방전을 보다 신속하고 안전하게 수행할 수 있으므로 생산성 향상 뿐 아니라 예기치 않게 발생될 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.In addition, the present invention can perform discharge using electrolyte more quickly and safely, which not only improves productivity but also prevents safety accidents that may occur unexpectedly.
또한, 본 발명은 전해액에 포함된 유가금속을 전해액으로부터 바로 회수함에 따라 종래 산을 사용하는 방식과는 달리 친환경적이면서도 추가적인 산처리 공정 및 중간생성물의 수세공정이 요구되지 않으므로 그에 따른 비용을 크게 절감할 수 있다.In addition, the present invention recovers valuable metals contained in the electrolyte solution directly from the electrolyte solution, so unlike the conventional method of using acid, the present invention is environmentally friendly and does not require an additional acid treatment process or a water washing process for intermediate products, thereby significantly reducing costs. You can.
비록 본 발명이 상기 바람직한 실시 예들과 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in relation to the above preferred embodiments, various modifications and variations can be made without departing from the gist and scope of the invention. Accordingly, the appended patent claims are intended to cover such modifications or variations as fall within the subject matter of the present invention.
1 : 폐리튬이온 배터리 재활용 장치 10 : 공급부
11 : 제1 이송벨트 12 : 전류 측정수단
13 : 이송로봇 20 : 방전조
30 : 방전 이송부 31 : 순환레일
32 : 이동체 33 : 트레이
34 : 동력수단 40 : 방전량 측정부
41 : 수소포집기 42 : 농도센서
50 : 천공부 51 : 상하이동 프레임
52 : 동력전달유닛 53 : 천공팁
60 : 제1 분쇄부 61 : 제2 이송벨트
62 : 제1 분쇄롤러 70 : 제2 분쇄부
71 : 제3 이송벨트 72 : 제2 분쇄롤러
80 : 자성물 회수부 90 : 부유물 회수부
91 : 회수관 92 : 회수필터
93 : 흡입팬 100 : 유가금속 회수부
101 : 회수조 102 : 중금속 흡착유닛
102a : 부직포 102b : 제올라이트
103 : 이온교환유닛 104 : 유가금속 회수유닛
104a : 흡착봉 104b : 이온교환 분리막
105 : 연결관 106 : 필터유닛
107 : 전류센서 110 : 온도 조절부
110a : 순환관 110b : 열교환 유닛
110c : 긴급 온도조절 유닛
S : 수납공간 S1 : 제1 수용공간
S2 : 제2 수용공간 H : 중공
h : 천공홀 B : 폐리튬이온 배터리1: Waste lithium-ion battery recycling device 10: Supply department
11: first transport belt 12: current measuring means
13: Transfer robot 20: Discharge tank
30: Discharge transfer unit 31: Circulation rail
32: moving body 33: tray
34: power means 40: discharge amount measuring unit
41: Hydrogen collector 42: Concentration sensor
50: Perforation 51: Shanghai-dong frame
52: Power transmission unit 53: Perforation tip
60: first crushing unit 61: second transfer belt
62: first crushing roller 70: second crushing unit
71: Third transfer belt 72: Second grinding roller
80: Magnetic matter recovery unit 90: Floating matter recovery unit
91: recovery pipe 92: recovery filter
93: Suction fan 100: Valuable metal recovery unit
101: recovery tank 102: heavy metal adsorption unit
102a: Non-woven fabric 102b: Zeolite
103: Ion exchange unit 104: Valuable metal recovery unit
104a: Suction rod 104b: Ion exchange membrane
105: Connector 106: Filter unit
107: current sensor 110: temperature control unit
110a: circulation pipe 110b: heat exchange unit
110c: Emergency temperature control unit
S: Storage space S1: First storage space
S2: Second accommodation space H: Hollow
h: Perforated hole B: Waste lithium-ion battery
Claims (10)
상기 공급부의 후방에 설치되고, 내부에 폐리튬이온 배터리의 방전을 위한 전해액이 수용된 방전조와;
상기 방전조 내부 일측에 설치되되, 상기 공급부로부터 공급된 폐리튬이온 배터리를 전후 방향으로 순환이동 시킴과 아울러, 미리 설정된 방전량을 만족하는 폐리튬이온 배터리를 후방으로 배출하는 방전 이송부와;
상기 방전 이송부와 대응되는 상기 방전조의 상부에 설치되고, 폐리튬이온 배터리의 방전에 의해 발생되는 수소농도를 검출하여 상기 방전이송부 내에서 순환이동하는 폐리튬이온 배터리의 방전량을 측정하는 방전량 측정부와;
상기 방전 이송부와 대응되는 상기 방전조의 상부 중 상기 방전량 측정부의 하부 일측에 상하이동 가능하게 설치되고, 상기 방전 이송부에서 순환이동 하는 폐리튬이온 배터리의 일측을 천공함과 동시에 전해액을 주입하는 천공부와;
상기 방전조 내부 중 상기 방전 이송부의 후방에 설치되고, 상기 방전 이송부로부터 배출되는 폐리튬이온 배터리를 1차 분쇄하는 제1 분쇄부와;
상기 방전조 내부 중 상기 제1 분쇄부의 후방에 설치되고, 상기 1 분쇄부로부터 1차 분쇄된 폐리튬이온 배터리를 2차 분쇄하는 제2 분쇄부와;
상기 방전조 내부 중 상기 제1 분쇄부와 상기 제2 분쇄부의 사이에 설치되고, 상기 제1 분쇄부를 통해 분쇄된 폐리튬이온 배터리에 포함된 금속 성분을 회수하는 자성물 회수부와;
상기 방전조 내부 중 상기 제1 분쇄부와 상기 제2 분쇄부 사이에 설치되고, 전해액의 액면으로 부상하는 부유물을 회수하는 부유물 회수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
a supply unit that supplies waste lithium-ion batteries;
a discharge tank installed at the rear of the supply unit and containing an electrolyte for discharging a waste lithium-ion battery therein;
a discharge transfer unit installed on one side of the discharge tank, which circulates the waste lithium ion batteries supplied from the supply unit in a forward and backward direction and discharges waste lithium ion batteries satisfying a preset discharge amount to the rear;
It is installed on the upper part of the discharge tank corresponding to the discharge transfer unit, and detects the hydrogen concentration generated by discharging the waste lithium ion battery to measure the discharge amount of the waste lithium ion battery circulating in the discharge transfer unit. measuring unit;
A perforation part that is movably installed on one side of the lower part of the discharge quantity measuring part among the upper part of the discharge tank corresponding to the discharge transport part, and which pierces one side of the spent lithium-ion battery that circulates in the discharge transport part and at the same time injects electrolyte. and;
a first crushing unit installed inside the discharge tank at the rear of the discharge transfer unit and primarily crushing the spent lithium-ion battery discharged from the discharge transfer unit;
a second grinding unit installed inside the discharge tank behind the first grinding unit and secondary grinding the waste lithium-ion battery that has been primarily pulverized by the first grinding unit;
a magnetic material recovery unit installed between the first pulverizing unit and the second pulverizing unit inside the discharge tank to recover metal components included in the spent lithium-ion battery pulverized through the first pulverizing unit;
A waste lithium-ion battery recycling device installed between the first pulverizing part and the second pulverizing part inside the discharge tank, and comprising a suspended matter recovery part that recovers suspended matter floating to the liquid level of the electrolyte solution.
상기 방전 이송부는
내부에 폐리튬이온 배터리가 수납되도록 상부가 개방된 수납공간이 형성되고, 상호 일정 간격 이격된 채 상기 방전조의 전후방향으로 순환이동 가능하게 설치되며, 상단부가 회동가능하게 설치된 복수의 트레이와;
각각의 트레이의 일측에 설치되어 각각의 트레이를 회동시켜 미리 설정된 방전량을 만족하는 폐리튬이온 배터리를 트레이 외부로 배출하는 동력수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
According to paragraph 1,
The discharge transfer unit
A storage space with an open top is formed to store a spent lithium-ion battery therein, a plurality of trays are installed to be movable circularly in the front and rear directions of the discharge tank at a predetermined distance from each other, and the upper ends are rotatably installed;
A waste lithium-ion battery recycling device comprising a power means installed on one side of each tray to rotate each tray to discharge waste lithium-ion batteries satisfying a preset discharge amount to the outside of the tray.
상기 천공부는
상기 방전조의 상부에 상하이동 가능하게 설치되는 상하이동 프레임과;
상기 상하이동 프레임의 하부에 설치되는 적어도 하나의 동력전달유닛과;
상기 동력전달유닛의 하부에 하향 경사지게 설치되되, 상기 동력전달유닛으로부터 전달받은 정, 역방향의 회전력에 의해 상기 동력전달유닛의 내외부로 인출가능하게 설치되고, 내부에 전해액이 주입되는 중공이 형성된 천공팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
According to paragraph 1,
The perforation part
a vertical movement frame installed on the upper part of the discharge tank to enable vertical movement;
At least one power transmission unit installed at the lower part of the vertical movement frame;
A perforated tip is installed at a downward slope at the lower part of the power transmission unit, is installed to be withdrawn from the inside and outside of the power transmission unit by the forward and reverse rotational forces received from the power transmission unit, and has a hollow inside into which the electrolyte is injected. A waste lithium-ion battery recycling device comprising a.
상기 부유물 회수부는
상하부가 개방된 관체형상으로서 상단부가 전해액의 액면에 배치되고, 하단부가 하방으로 연장형성되는 회수관과;
상기 회수관의 내부에 설치되고, 상부로부터 유입되는 전해액에 포함된 부유물을 필터링하는 회수필터와;
상기 회수관의 내부 중 상기 회수필터의 하부에 설치되고, 상기 회수관이 상부로 전해액을 유입시키는 흡입팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
According to paragraph 1,
The floating matter recovery unit
a recovery tube that has a tubular shape with the upper and lower parts open, the upper part of which is disposed on the liquid level of the electrolyte, and the lower part of which extends downward;
a recovery filter installed inside the recovery pipe and filtering suspended matter contained in the electrolyte flowing from the top;
A waste lithium-ion battery recycling device installed at a lower portion of the recovery filter inside the recovery pipe and including a suction fan that flows electrolyte into the upper portion of the recovery pipe.
상기 방전조의 후방에 설치되고, 상기 방전조로부터 공급되는 전해액에 포함된 리튬, 코발트, 니켈과 같은 유가금속을 회수하는 유가금속 회수부를 더 포함하되,
상기 유가금속 회수부는
상기 방전조의 후방에 설치되고, 상기 방전조로부터 배출되는 전해액이 유입되는 회수조와;
상기 회수조의 내부에 설치되고, 상기 회수조로 유입된 전해액으로부터 중금속을 흡착하는 중금속 흡착유닛과;
상기 회수조의 내부 중 상기 중금속 흡착유닛의 후방에 설치되고, 전해액에 포함된 유가금속 외의 불순물을 필터링하는 이온교환유닛과;
상기 회수조의 내부 중 상기 이온교환 유닛의 후방에 설치되고, 상기 전해액에 포함된 유가금속을 흡착하여 회수하는 유가금속 회수유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
According to paragraph 1,
It further includes a valuable metal recovery unit installed at the rear of the discharge tank and recovering valuable metals such as lithium, cobalt, and nickel contained in the electrolyte supplied from the discharge tank,
The valuable metal recovery department
a recovery tank installed behind the discharge tank and into which the electrolyte discharged from the discharge tank flows;
a heavy metal adsorption unit installed inside the recovery tank and adsorbing heavy metals from the electrolyte flowing into the recovery tank;
an ion exchange unit installed behind the heavy metal adsorption unit inside the recovery tank and filtering impurities other than valuable metals contained in the electrolyte;
A waste lithium-ion battery recycling device installed behind the ion exchange unit inside the recovery tank and comprising a valuable metal recovery unit that adsorbs and recovers valuable metals contained in the electrolyte.
상기 중금속 흡착유닛은
판상의 부재로서 부직포 사이에 세라믹이 코팅된 제올라이트가 충진되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
According to clause 5,
The heavy metal adsorption unit is
A waste lithium-ion battery recycling device characterized in that it is formed as a plate-shaped member with a structure in which ceramic-coated zeolite is filled between non-woven fabrics.
상기 유가금속 회수유닛은
상기 회수조 내부에 일정 간격 이격된 상태로 각각 상하방향으로 배치되고 전류가 인가되면 상기 전해액에 포함된 유가금속을 흡착하는 다수의 흡착봉과;
상부가 개방된 원통형상으로서 측면이 각각의 흡착봉의 둘레를 따라 배치되는 이온교환 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
According to clause 5,
The valuable metal recovery unit is
a plurality of adsorption rods arranged in an upward and downward direction at regular intervals inside the recovery tank and adsorbing valuable metals contained in the electrolyte when an electric current is applied;
A waste lithium-ion battery recycling device characterized in that it has a cylindrical shape with an open top and the side includes an ion exchange membrane disposed along the circumference of each adsorption rod.
상기 유가금속 회수부는
상기 방전조로부터 유입되는 전해액의 유입경로를 제공하는 연결관과;
상기 연결관의 내부 일측에 설치되고, 상기 회수조로 유입되는 전해액에 포함된 고상의 물질을 필터링하는 필터유닛과;
상기 연결관의 내부 타측에 설치되고, 상기 회수조로 유입되는 전해액의 잔류 전류를 측정하는 전류센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
According to clause 5,
The valuable metal recovery department
a connection pipe providing an inflow path for the electrolyte flowing from the discharge tank;
a filter unit installed on one inner side of the connection pipe and filtering solid substances contained in the electrolyte flowing into the recovery tank;
A waste lithium-ion battery recycling device installed on the other inner side of the connection pipe and further comprising a current sensor that measures the residual current of the electrolyte flowing into the recovery tank.
상기 회수조와 상기 방전조 간에 연결되고, 상기 회수조로 유입된 전해액을 상기 방전조로 재유입시키는 순환관과;
상기 순환관의 일측에 설치되는 열교환 유닛을 포함하는 온도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
According to clause 5,
a circulation pipe connected between the recovery tank and the discharge tank and re-introducing the electrolyte solution flowing into the recovery tank into the discharge tank;
A waste lithium-ion battery recycling device, characterized in that it further comprises a temperature control unit including a heat exchange unit installed on one side of the circulation pipe.
상기 온도 조절부는
상기 순환관의 타측에 설치되고, 상기 순환관의 내부로 액체질소를 공급하는 긴급 온도조절 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 배터리 재활용 장치.
According to clause 9,
The temperature control unit
A waste lithium-ion battery recycling device installed on the other side of the circulation pipe and further comprising an emergency temperature control unit that supplies liquid nitrogen into the inside of the circulation pipe.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220138468A KR20240058236A (en) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | Recycling apparatus of used lithium ion battery |
PCT/KR2022/020333 WO2024090672A1 (en) | 2022-10-25 | 2022-12-14 | Recycling device for waste lithium-ion batteries |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220138468A KR20240058236A (en) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | Recycling apparatus of used lithium ion battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240058236A true KR20240058236A (en) | 2024-05-03 |
Family
ID=90831114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220138468A Pending KR20240058236A (en) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | Recycling apparatus of used lithium ion battery |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20240058236A (en) |
WO (1) | WO2024090672A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102134719B1 (en) | 2018-11-07 | 2020-07-16 | 주식회사 티에스케이프리텍 | Recycling apparatus for wasted lithium ion battery and method for the same |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101254390B1 (en) * | 2010-11-01 | 2013-04-12 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | Method for recovering metal |
KR102189661B1 (en) * | 2016-03-16 | 2020-12-11 | 제이엑스금속주식회사 | Lithium ion battery scrap treatment method |
DE102018102026A1 (en) * | 2018-01-30 | 2019-08-01 | Duesenfeld Gmbh | Process for recycling lithium batteries |
FR3102008B1 (en) * | 2019-10-10 | 2021-09-24 | Commissariat Energie Atomique | LI-ION BATTERY RECYCLING PROCESS |
KR102625358B1 (en) * | 2021-03-08 | 2024-01-16 | 한국생산기술연구원 | Apparatus, method and system for discharging used battery |
-
2022
- 2022-10-25 KR KR1020220138468A patent/KR20240058236A/en active Pending
- 2022-12-14 WO PCT/KR2022/020333 patent/WO2024090672A1/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102134719B1 (en) | 2018-11-07 | 2020-07-16 | 주식회사 티에스케이프리텍 | Recycling apparatus for wasted lithium ion battery and method for the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024090672A1 (en) | 2024-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chan et al. | Separation of lithium, nickel, manganese, and cobalt from waste lithium-ion batteries using electrodialysis | |
US4127701A (en) | Refuelable electrical energy storage device | |
US9997814B2 (en) | Zinc-air battery | |
FI60622B (en) | BATTERY VARI HALOGEN KAN LAGRAS | |
Chu et al. | Comprehensive recycling of Al foil and active materials from the spent lithium-ion battery | |
EP3338316B1 (en) | Solids mitigation within flow batteries | |
KR101662047B1 (en) | Electrolyte regeneration | |
KR20220126077A (en) | Apparatus, method and system for discharging used battery | |
JP2013225444A (en) | Metal-air battery and energy system | |
KR102426579B1 (en) | Discharge system of medium-large wasted battery | |
KR102516186B1 (en) | Waste Lithium Ion Battery Vacuum Pyrolysis Device | |
CN110931905A (en) | System and discharge method for batch discharge of retired power batteries | |
CN101830161A (en) | Structure that bottom of frame of electric vehicle provided with battery bin | |
KR20240058236A (en) | Recycling apparatus of used lithium ion battery | |
KR102243700B1 (en) | Continuous recovery apparatus and method of valuable metals | |
CN216890400U (en) | Plant battery electrolyte waste liquid treatment device | |
EP4020663B1 (en) | Solution discharges of cells and modules for battery recycling | |
KR102788827B1 (en) | Apparatus for discharge and crushing of used lithium ion battery | |
US20150162633A1 (en) | Redox flow battery system | |
CN116656965A (en) | Separation and recovery device and method for lithium ions in waste lithium batteries | |
JP3218920U (en) | Apparatus for regenerating a battery containing a fluid electrolyte | |
CN109378496B (en) | Organic flow battery based on salt caves and electrolyte recovery device thereof | |
KR102623075B1 (en) | Valuable metal recovery system of after use of the crucible for anodic firing | |
JP7616255B2 (en) | METHOD FOR RECOVERING METALS AND APPARATUS FOR RECOVERING METALS | |
RU2843260C1 (en) | Method of galvanic cells recharging |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20221025 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PG1501 | Laying open of application | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20250407 Patent event code: PE09021S01D |