화학뉴스

도레이(Toray)가 막을 활용해 LiB(리튬이온전지)로부터 희소금속을 회수하는 시스템을 개발했다.
도레이는 내열성과 다가이온에 대한 선택 분리성을 갖춘 나노여과(NF) 막을 개발했으며 LiB 리사이클 프로세스에 도입하면 고순도 리튬 회수가 가능해질 것으로 기대하고 있다.
2030년 이후 전기자동차에 탑재됐던 LiB가 다량 배출됨으로써 리사이클 수요가 급증할 것으로 예상되는 가운데 2026년까지 NF막을 사용한 희소금속 회수 시스템을 확립하는 것을 목표로 하고 있다.
NF막은 용해된 상태의 다가이온이나 유기물을 선택적으로 분리하는 것이 가능해 지하수나 하천수에서 경도 성분과 농약을 제거할 때 사용되고 있다.
다만, 강산에 대한 내구성이 부족하기 때문에 LiB에 강산을 사용해 유가금속을 침출‧회수할 때에는 NF막을 사용하지 않았다.
그러나 도레이가 개발한 NF막 신제품은 수처리용으로 투입되는 기존제품보다 내산성이 5배 우수하고 선택분리성 역시 1.5배 높은 것으로 알려졌다.
도레이는 신제품을 활용해 LiB에서 희소금속을 회수하는 프로세스를 완성할 예정이며 고순도 리튬 회수기술 확립에 주력하고 있다.
LiB는 현재 사용 완료 후 열을 가해 파우더 형태의 블랙매스로 만든 다음 산으로 녹여 용매 추출을 거쳐 코발트와 니켈을, 나머지 액체에서 리튬을 회수하고 있다.
하지만, 리튬 회수에는 정제가 필요하기 때문에 저순도 리튬을 낮은 생산효율로 회수하는데 그치고 있다.
도레이는 블랙매스 산 침출과 용매 추출 과정 사이에서 NF막을 응용한다면 효율이 높은 리튬을 다량 회수할 수 있을 것으로 보고 리사이클기업 등과 협력하고 있다.
도레이는 배터리 생산기업들과도 NF막 신제품 응용을 추진하고 있으며 2026년까지 상용화할 예정이다.
LiB는 2022년 글로벌 시장이 445억달러였고 연평균 13.1% 성장해 2031년에는 1351억달러에 달할 것으로 전망되고 있다.
LiB 양극재에 사용되는 니켈, 코발트 등 희소금속은 특정 지역에 편재돼 있어 공급이 불안하고 가격 변동 리스크가 높다는 무제가 있다.
이에 따라 사용이 끝난 LiB에서 희소금속을 회수하기 위한 기술 개발과 비철금속을 중심으로 LiB 리사이클 기술 확립 및 서플라이체인 구축이 진행되고 있다. (K)