화학뉴스

2차전지 소재는 유럽의 리사이클 소재 규제 대응이 요구되고 있다.
유럽위원회는 2020년 12월 공개한 배터리 규칙안을 통해 2030년까지 요구할 축전지의 리사이클 소재 함유량 최소 기준으로 코발트 12%, 납 85%, 리튬 4%, 니켈 4%를 제시했으며 2035년부터는 코발트 20%, 납 85%, 리튬 10%, 니켈 12%로 올릴 계획이라고 밝혔다.
이에 따라 배터리 소재 생산기업들의 대응이 가속화되고 있다.
일본 간토덴카(Kanto Denka)는 스미토모금속광산(SMM: Sumitomo Metal Mining)과 공동으로 LiB(리튬이온전지) 전해질용 리튬 리사이클을 위한 기반기술을 확립했다.
최근에는 재생 리튬을 사용해 제조한 전해질용 육불화인산리튬(LiPF6)에서 기존제품과 동등한 품질을 확인함에 따라 유럽의 재생소재 사용 의무화에도 대응할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
간토덴카는 배터리 소재 중 LiB 전해질용 LiPF6와 전해액 첨가제용 붕불화리튬(LiBF4) 등을 취급하고 있다.
양제품 모두 1997년부터 상업 생산하며 세계 최고 수준의 품질과 생산능력을 갖추고 있으며, 특히 LiPF6는 전기자동차(EV) 전환이 가속화되면서 미즈시마(Mizushima) 5400톤 공장을 풀가동하고 있으나 조만간 수급이 타이트해질 것으로 예상됨에 따라 증설을 검토하고 있다.
스미토모금속광산은 니켈 서플라이체인을 베이스로 자동차 배터리용 양극재를 주력 공급하고 있으며 니켈산리튬(NCA)에서 세계 최대 시장점유율을 확보하고 있다.
양사는 2018년부터 폐LiB 리사이클 기술을 공동으로 개발하고 있으며 최근에는 간토덴카가 독자적으로 개발한 습식정련법을 활용해 스미토모금속광산의 건식제련 프로세스에서 얻은 리튬 함유 슬러그를 원료로 사용함으로써 리튬화합물을 고순도‧재자원화하는데 성공한 것으로 알려졌다.
기존의 건식제련 방식으로는 슬러그를 안정화하기 위해 실리카(Silica)를 사용해야 하지만 스미토모금속광산이 배터리 리사이클 과정에서 산화칼슘을 플렉스로 채용함으로써 융점을 낮추고 동시에 화학적 용해성을 개선해 리튬 회수를 가능케 한 것으로 알려졌다.
양사는 습식정련이 일반적인 리튬광석과 비교해도 용이하기 때문에 LiB 회수 코스트와 환경부하를 더욱 낮출 수 있도록 개발을 계속하고 있다.
간토덴카는 2022년 여름 완공을 목표로 미즈시마 공장에  월평균 리튬 회수능력 30kg 이상의 파일럿 플랜트를 건설하고 상업생산을 위한 검증에 착수할 계획이다.
요구되는 품질 수준이 높은 LiPF6에서 기존제품과 동등한 성능을 확인함에 따라 스미토모금속광산이 생산하는 LiB 양극재 원료인 탄산리튬 및 수산화리튬에 적용하는 것을 목표로 스케일업에 도전하고 있다.
상업생산이 가능하도록 수율 향상을 중심으로 설비 자동화 등 안정적인 양산체제 확립에 나서고 본격적인 사업화를 위한 검토도 추진할 계획이다.
스미토모금속광산의 건식제련 프로세스에서 얻을 수 있는 리튬 함유 슬러그는 일반적인 정광보다 리튬 품위가 높으며 재생 리튬은 여러번 사용이 가능해 실용화 후에는 리튬 조달 다각화에 기여할 것으로 기대된다.
스미토모금속광산은 3년 안에 리사이클 플랜트를 가동하고 2025년 이후 1만톤 처리체제를 확립할 계획이다.
스케일업을 위해서는 건식제련 프로세스 최적화도 필요하기 때문에 양사 공동개발 체제가 당분간 이어질 것으로 예상된다. (K)