슬래그가 배출되지 않고 탄소배출도 저감한 친환경 '리튬인산철(LFP)' 폐리튬이온 배터리 재활용 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.
한국지질자원연구원 자원활용연구본부 김병수 박사연구팀은 기존 재활용 방식과 달리 저온 건식으로 '리튬인산철(LFP)' 폐리튬이온 배터리를 재활용하는 기술을 개발하는데 성공했다고 7일 밝혔다.
이번에 개발된 기술은 방전된 폐리튬이온 배터리를 선별공정없이 단순 파쇄한 후 1200°C 이하의 온도에서 부분 용융해 블랙매스(리튬 95% 이상 분리, 흑연 함유량 3% 이하)와 흑연을 분리 회수(80% 이상)하는 것이다.
현재 폐배터리 재활용 기술은 대부분 NMC(니켈·코발트·망간) 또는 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 배터리 계열에 적용된다. 특히 기계적 파·분쇄→건조→물리적 선별→열 처리후 습식공정을 거치거나 질소 또는 대기 중에서 1400°C 이상의 건식공정 처리 후 습식공정을 통해 재활용하고 있다.
반면 연구진이 개발한 기술은 세계 최초로 LFP 계열에 적용한 폐배터리 재활용 혁신기술로, 선별공정없이 단순 파쇄만 한다는 장점이 있다. 또 질소가 아닌 일반적인 대기 1200°C 이하에서도 부분 용융으로 흑연 함유량을 대폭줄인 블랙매스와 흑연 분리회수할 수 있다.
무엇보다 화학물질을 사용하지 않아 슬래그가 배출되지 않는다. 또 기존 기술보다 200°C 이상 공정 온도를 낮췄기 때문에 이산화탄소 배출을 획기적으로 저감한 친환경 건식공정 기술이다.
연구팀은 집전체인 알루미늄과 구리, 알루미늄-구리 합금의 녹는점이 비교적 낮은 특성을 이용해 NCM, NCA배터리에도 적용이 가능하다고 설명했다. 또 상용 중인 용융환원 공정보다 에너지 집약이지도 않아 운용이 매우 쉽고 저온으로 시설 투자비가 저하다고 강조했다.
연구팀은 이번 기술 개발로 재활용 공정의 단순화와 운영비 절감 등을 통해 국내 재활용 기업들이 친환경·저비용의 리튬, 코발트, 니켈 화합물 등을 회수할 수 있는 원천기술과 인프라를 제공하는 한편, 다양한 사업화를 통한 친환경 자원 재활용 선순환 체계 구축에도 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
기술개발을 주도한 김병수 박사 "이번 기술은 기존 상용화된 기술의 복잡한 공정은 물론 환경 문제점을 보완한 혁신"이라며 "기술 고도화를 통해 기술이전을 확대하고 국가 자원 사업 경쟁력 확보를 위해 최선을 다하겠다"고 밝혔다.
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