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친환경 LFP폐배터리 재활용 기술, 韓서 세계 첫 개발…"초격차 기술"

등록 2023.12.07 11:30:32

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지질자원연구원, 저온 건식 재활용 기술로 세계 첫 개발 성공

이산화탄소 획기적 저감, 슬래그 무배출·흑연 분리 회수 80% 이상

배터리 선별공정도 없는 친환경 기술

[대전=뉴시스] 세계 최초로 친환경 리튬인산철(LFP) 폐배터리 재활용 기술 개발에 성공한 김병수 박사 연구팀. 왼쪽부터 최지혁·김병수·유정현 박사. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 세계 최초로 친환경 리튬인산철(LFP) 폐배터리 재활용 기술 개발에 성공한 김병수 박사 연구팀. 왼쪽부터 최지혁·김병수·유정현 박사. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 전기자동차에 사용되는 리튬인산철(LFP) 배터리가 지속 증가할 것으로 예상되는 가운데 친환경적인 폐LFP배터리 재활용 기술이 국내 연구진에 의해 세계 처음으로 개발했다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 자원활용연구본부 김병수 박사팀이 세계 최초로 저온 건식 재활용기술을 활용해 '리튬인산철(LFP) 폐리튬이온배터리 재활용 기술' 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.
 
이 기술은 방전된 폐리튬이온 배터리를 선별공정 없이 단순 파쇄 후 1200°C 이하의 온도에서 부분 용융해 리튬을 95% 이상 분리하고 흑연 함유량은 3% 이하로 낮춘 '블랙매스'를 확보하고 흑연을 80% 이상 분리 회수할 수 있는 친환경 저온 건식재활용 기술이다.

블랙매스(black mass)는 배터리의 셀을 파·분쇄한 가루에 양극재와 음극재가 혼재된 물질이다.

현재 폐배터리 재활용 기술은 대부분 NMC(니켈/코발트/망간) 또는 NCA(니켈/코발트/알루미늄) 배터리 계열에 적용된다.

기계적 파분쇄→건조→물리적 선별→열 처리후 습식공정을 거치거나 질소 또는 대기분위기에서 1400°C 이상의 건식공정 처리 후 습식공정을 통해 재활용하고 있다.

이번에 김 박사팀이 개발한 친환경 저온 건식재활용 기술은 세계서 처음으로 LFP(리튬인산철) 계열에 적용한 폐배터리 재활용 기술로 폐배터리의 선별 공정을 없앴다는 특징이 있다.

또 질소가 아닌 일반적 대기분위기 1200°C 이하에서 부분용융해 흑연 함유량을 대폭 줄인 블랙매스와 많은 양의 흑연을 분리회수할 수 있고 특히 화학물질을 사용하지 않아 슬래그가 배출되지 않는다.

기존 기술보다 200°C 이상 공정 온도를 낮춰 CO₂배출을 획기적으로 줄인 이 기술은 NCM, NCA배터리에도 적용이 가능하고 현재 상용 중인 용융환원 공정보다 운용이 매우 쉽고 시설 투자비가 저렴한 장점도 있다.

연구팀은 이번 기술 개발로 재활용 공정의 단순화와 운영비 절감 등을 통해 국내 재활용 기업들이 친환경·저비용의 리튬, 코발트, 니켈 화합물 등을 회수할 수 있는 원천기술을 확보할 수 있게 됐고 친환경 자원 재활용 선순환 체계 구축에도 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

김병수 책임연구원은 "이번 기술개발은 세계 최초로 시도된 친환경 리튬인산철 배터리 재활용 기술로 기존 상용화된 기술의 복잡한 공정은 물론 환경적 문제점을 보완하고 개선한 혁신적인 기술"이라며 "친환경 폐배터리 재활용 기술의 고도화를 통해 관련 기업에 기술이전, 국가자원사업 경쟁력 확보에 힘을 보태겠다"고 밝혔다.

지질자원연구원 이평구 원장은 "전기자동차 배터리 등 리튬이온배터리의 수명연한이 가까워지는 시점에서 폐배터리 재활용 기술은 혁신기술의 총아가 될 수 밖에 없다"며 "친환경 자원재활용 초격차기술 개발과 국가 핵심광물 확보를 위해 최선을 다할 것"이라고 강조했다.


◎공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com

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