매칭 진행 중

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ID

30062

폐배터리 침출액 내 리튬 선택 분리를 위한 무기질–고분자 복합 리튬이온교환막 개발 및 실공정 적용 연구

기업 용역

정부 지원 과제

기술 이전

을 함께 진행할

기업

을 찾는 공고입니다.

본 연구는 폐리튬이온배터리 침출액으로부터 리튬이온을 고선택적으로 분리·회수하기 위한 무기질–고분자 복합 리튬이온교환막을 개발하고, 실공정 조건에서의 적용 가능성을 검증하는 것을 목표로 합니다. 전기차 보급 확대에 따라 폐배터리 발생량이 급증하고 있으며, 블랙파우더 산 침출액 내에는 Li⁺ 외에도 Ni²⁺, Co²⁺, Mn²⁺, Fe³⁺ 등 다양한 다가이온이 혼재되어 있습니다. 기존 고분자 이온교환막은 이들 다가이온에 대한 선택성이 낮아 다단 정제 공정이 요구되는 한계가 있습니다. 본 연구에서는 리튬 선택적 나노채널을 갖는 무기질 신소재를 고분자 매트릭스에 도입하는 혼합기질막(Mixed Matrix Membrane, MMM) 전략을 적용하여, 리튬 선택도 향상과 막 제조 확장성을 동시에 확보하고자 합니다. 특히 블랙파우더 조성 변동, 잔존 불순물, 산 침출액 조건 등을 반영한 실공정 기반 성능 평가 및 장기 안정성 검증을 통해 현장 적용 가능성을 확인합니다.

게시자 유형

연구실

핵심 키워드

폐배터리침출액

전기투석

이온교환막

과제 규모

공고 마감일

연구실 소개

연구실 소개

아주대학교 화학공학과 황종국 연구실은 차세대 분리막 및 이온교환막 소재 개발을 기반으로, 전기화학적 분리 공정과 자원 회수 기술을 연구하는 연구실입니다. 특히 1 nm 수준의 나노채널을 정밀 제어한 무기질–고분자 복합막 설계 기술을 확보하고 있으며, 리튬 선택 분리를 포함한 고선택성 이온 분리 기술 개발에 주력하고 있습니다. 단순 소재 합성에 그치지 않고, Lab-scale 성능 검증부터 연속식 전기화학적 분리 시스템 적용까지 확장 가능한 연구 역량을 보유하고 있습니다.

대표 연구 분야

1. 리튬 선택적 무기질–고분자 복합 이온교환막 설계 - 1nm 수준의 리튬 선택적 나노채널을 도입한 혼합기질막을 설계하고, 다가이온 대비 리튬 선택 분리 성능을 향상시키는 소재 구조를 개발합니다. 2. 전기투석 기반 리튬 분리 공정 기술 - 전기화학적 막 분리 시스템을 활용하여 폐배터리 침출액 내 리튬이온의 연속식 분리·농축 공정을 연구합니다. 3. 대면적 복합막 제조 및 공정 확장 기술 - 슬러리–캐스팅 기반 고분자–무기질 복합막 제조 공정을 확립하고, 대면적 막 제작 시 물성 및 성능 균일성을 확보하는 기술을 개발합니다. 4. 실침출액 조건 기반 성능 및 내구성 평가 - 실제 블랙파우더 침출액 조건에서 선택도, 투과도, 장기 운전 안정성을 평가하고, 공정 적용성을 검증합니다.

정부과제 / 산학협력 경험

- 차세대 이온교환막 및 전기투석 기반 리튬 분리 기술 관련 정부 연구과제 수행 - 복합 리튬이온교환막 개발 및 연속식 전기화학적 분리 시스템 구축 경험 - SCI 논문 2편 게재, PCT 1건 및 국내 특허 2건 출원 - 국제 학술대회 최우수상 수상 및 기술사업화 지원 과제 수행 경험

연구 희망 개요

연구 희망 및 관심 주제

폐배터리 침출액으로부터 리튬이온을 고선택적으로 분리·회수하기 위한 무기질–고분자 복합 리튬이온교환막 개발 및 실공정 적용 기술 - 본 연구는 리튬 선택적 나노채널을 도입한 혼합기질막(MMM)을 설계하고, 다가이온이 공존하는 산 침출액 조건에서 리튬 선택도와 투과 성능을 동시에 확보하는 것을 목표로 합니다. Lab-scale 막 개발을 기반으로 대면적 복합막 제조 및 전기투석 기반 연속식 분리 공정 적용성을 검증하여, TRL 3–4 수준의 기술 고도화를 지향합니다. 블랙파우더 조성 변동 및 불순물 영향을 고려한 실침출액 기반 성능 및 장기 안정성 평가를 통해 산업 현장 적용 가능성을 확보하고자 합니다.

협력 가능 분야

- Lab–Bench scale(TRL 3→4) 복합 리튬이온교환막 공동 개발 및 성능 검증 - 대면적 고분자–무기질 복합막 제조 공정 개발 - 실제 폐배터리 침출액 조건 기반 리튬 선택 분리 성능 평가 - 연속식 전기화학적 막 분리 공정 적용성 및 스케일업 검토

본 연구 관련 연구실 특장점

- 50 nm 이하 기공 정밀 제어 기술을 기반으로 분리·흡착 소재 성능을 극대화하는 연구 수행 - 1nm 수준 나노채널을 구현한 리튬이온교환막 제작 경험 보유, 상용 막 대비 50배 이상 향상된 리튬 분리 성능 달성 - SCI 논문 2편, PCT 출원 1건, 국내 특허 2건, 국제학술대회 최우수상 수상 등 연구 성과 확보 - 0.3 m²급 리튬이온교환막 제작 및 연속식 전기화학적 막 분리 시스템 구축을 통해 TRL 2→4 단계로 기술 고도화 진행 중

협업 요건

파트너 기대 역할

기업 역할 - 고분자 슬러리 조성 최적화 및 대면적 복합막 제조 - Bench-scale 전기화학적 분리 성능 평가 및 공정 운전 데이터 제공 - 침출액 처리 및 금속 회수 공정 연계 검토 - 실증 및 기술 고도화를 위한 공동 연구 참여 연구실 역할 - 리튬 선택적 무기질 신소재 후보군 선정 및 복합화 인자 스크리닝 수행 - Lab-scale 복합 리튬이온교환막 설계·제작 및 기본 분리 성능 평가 - 막의 기공 구조, 나노채널 특성, 화학적 안정성 등 물리화학적 특성 분석 - 다가이온 대비 리튬 선택도 향상 메커니즘 규명 및 성능 최적화 전략 도출 - 실공정 조건을 고려한 장기 안정성 평가 및 기술 고도화 방향 제시

협업 파트너 희망 요건

- 폐배터리 재활용, 리튬 회수, 자원순환, 이온교환막·분리막 관련 기업 - 고분자 막 제조, 전기화학 분리 공정, 침출액 처리 및 금속 회수 공정 경험 보유 기업 - Lab-scale 성과를 기반으로 공정 실증 및 기술 고도화에 관심 있는 기업 - 경기·충청권 소재 기업 선호

대표 장재우,이윤구 서울특별시 강남구 테헤란로 431, 저스트코타워 4층 대표 전화 010-6312-6417 이메일 info@rndcircle.io

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