화학뉴스

국내 연구진이 전기자동차(EV) 폐배터리를 친환경적으로 재활용하는 기술을 개발했다.
김형섭·전민구·김성욱 한국원자력연구원(KAERI) 연구팀은 전기자동차 폐배터리 양극 소재를 원상태로 회복하거나 성능을 올려 재활용하는 업사이클링 기술을 개발했다.
연구팀이 개발한 기술은 폐배터리 리튬 회수율이 97%에 달할 만큼 우수하며 재활용 양극 소재는 기존 대비 수명이 30% 이상 길고 친환경적인 것으로 평가된다.
폐배터리 재활용의 주목적은 전기자동차용 LiB(리튬이온전지) 소재 가운데 배터리 단가의 40% 이상을 차지하는 리튬, 니켈, 코발트 등 금속 원소 회수에 있다. 
기존 재활용 공정에서는 폐배터리 양극재를 분쇄해 블랙파우더로 만든 다음 화학 용액으로 녹이는 습식 처리나 섭씨 900도 고열을 이용하는 건식 처리로 소각해 남은 금속 원소를 회수했으나 습식 공정은 고독성 폐수를, 건식 공정은 대기오염을 발생시키는 문제가 지적됐다.
KAERI 연구팀은 블랙파우더를 직접 재활용할 수 있는 건식 공정을 활용해 블랙파우더에 염소가스를 주입해 염화리튬(LiCl)과 잔여 블랙파우더로 분리했다.
또 연구팀은 리튬을 제거한 블랙파우더에 추가로 리튬과 니켈을 투입하고 고온 합성해 양극재 내 니켈 함량을 늘리고 리튬을 양극 소재에 균일하게 분포하는 데 성공해 기존 대비 30% 이상 장수명화에 성공했다.
연구팀은 중성자나 X-선으로 물질의 원자 구조를 분석하는 고온 회절 분석을 통해 업사이클링 과정에서 발생하는 리튬 원자의 위치, 움직임 등 미세 구조적 변화를 실시간 관찰해 재합성 메커니즘도 규명했다.
김형섭 박사는 “양극재 업사이클링 기술을 고도화해 국내기업에게 이전하고 적극 지원하겠다”고 강조했다. (윤)