유기 카보네이트 기반 리튬이온전지 전해질에 대한 이산화탄소의 용해도 = Solubility of carbon dioxide in organic carbonate based LIB electrolytes

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 수명종료 리튬이온전지(lithium-ion battery, LIB)로부터 전해질을 회수하기 위한 방법 중 하나인 초임계 CO2를 이용한 추출 공정을 개발하기 위한 기초 연구로 고압에서 LIB 전해질에 녹는 CO2의 용해도를 제공하는 것이다. 가변부피 투시 셀이 장착된 고압 상평형 실험장치를 사용하여 CO2 + LIB 전해질 혼합물의 상거동을 측정하였다. 사용한 실험방법은 기포점(bubble Point) 측정 방법이다. 4가지 종류의 전해질, 즉 diethyl carbonate (DEC), ethylene carbonate (EC), 1.0M LiPF6 in DEC, 그리고 1.0M LiPF6 in EC/DEC = 50/50(v/v)에 대하여, 30 ℃부터 60 ℃까지의 온도 범위에서 10 ℃ 간격으로 CO2 조성 (mass fraction)을 변화시키면서 기포점 압력을 측정하여 비교하였다. CO2와 4가지 종류의 전해질의 이성분계 혼합물 각각에 대하여 기포점 압력을 측정하였다. 측정된 데이터를 통하여 각 전해질이 보이는 CO2 용해도의 차이를 비교하였다. 또한, 같은 CO2 조성에서 비교할 때, 온도 변화에 따른 압력 변화가 어떤 전해질이 더 큰지 비교하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to provide the solubility of CO2 dissolved in the lithium-ion battery (LIB) electrolyte at high pressure as a basic study to develop an extraction process using supercritical CO2, one of the methods for recovering electrolytes from end-of-life LIB. The phase behavior of the CO2 + LIB electrolyte mixtures was measured using a high pressure phase equilibrium measuring apparatus equipped with a variable volume view cell. The experimental method used is the bubble point measurement method. For the four types of electrolytes, diethyl carbonate (DEC), ethylene carbonate (EC), 1.0M LiPF6 in DEC, and 1.0M LiPF6 in EC/DEC = 50/50(v/v), bubble point pressures were measured and compared while changing the CO2 composition (mass fraction) at 10°C intervals in the temperature range from 30°C to 60°C. The bubble point pressures were measured for each of the binary mixtures of CO2 and four kinds of electrolytes. Through the measured data, the differences in the CO2 solubility shown by each electrolyte were compared. In addition, we compared which electrolytes were larger in terms of pressure changes due to temperature changes when compared to the same CO2 composition.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1. 리튬이온전지(LIB) 1
• 1.2. 초임계 유체 3
• 1.3. 리튬이온전지(LIB)의 재활용 6
• 제2장 실험 8
• 2.1. 실험재료 8
• 2.2. 실험장치 10
• 2.3. 실험방법 12
• 제3장 결과 15
• 제4장 결론 48
• 참고문헌 50
• 국문요약 54
• Summary 55