폐 리튬이차전지 ‘고순도 자원’ 쏙 뽑아낸다

- 지질자원연, 리튬이차전지의 제조공정에서 나온 폐기물 재활용
- 99.5% 이상 고순도 리튬이차전지 양극재 원료로 재자원화 성공

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[헤럴드경제=구본혁 기자] 전기차 배터리 및 이차전지의 수요가 급증하면서 제조 및 사용후 처리과정에서 환경오염 문제가 심각해지고 있다.

한국지질자원연구원 자원활용연구본부 류태공 박사 연구팀은 리튬이차전지 제조공정에서 나오는 리튬폐액과 폐 반응용기 등 폐기물에서 유가자원을 회수하고 재자원화하는 친환경 자원순환 기술 개발에 성공했다.

연구팀은 사용 후 처리가 어려운 폐 반응용기에 착안해 ‘리튬이차전지 제조공정 배출 폐기물로부터 유가자원 회수 및 재자원화 기술’을 연구, 99.5% 이상의 고순도 리튬이차전지 양극재 원료로 제조 및 사용할 수 있음을 확인했다.

특히 자체 개발한 친환경 습식 전환 기술을 적용해 폐 반응용기에서 NCM 전구체(니켈, 코발트, 망간), 탄산리튬, 수산화리튬 등 유가금속과 제올라이트 함유 물질을 회수하는데 성공했다.

또한 폐 반응용기 분말의 수세(Rinsing) 및 분리를 거쳐 마그네슘‧알루미늄‧칼슘 등 리튬폐액의 불순물을 제거하고 수산화리튬을 회수했다.

특히 폐 반응용기 분말로부터 황산화(Sulfation) 반응을 거쳐 추출된 리튬함유 용액은 습식전환 과정을 통해 탄산리튬으로 회수된다. 이 과정에서 용해되지 않은 찌꺼기 등 잔류물질은 알칼리 산도 조절을 실시, 제올라이트성 함유 물질을 확인했다.

폐 리튬이차전지로부터 뽑아낸 고순도소재 추출물.[한국지질자원연구원 제공]

연구팀은 폐 반응용기에서 회수되는 리튬용액과 양극재 제조과정에서 배출되는 리튬폐액을 반도체 산업에서 나오는 불화물 폐액과의 혼합·분리를 통해 불화리튬을 제조하는데 성공했다.

불화리튬은 광학유리, 용융제 및 리튬이차전지 전해액 원료로 사용되기에 리튬폐액의 불화리튬 재자원화는 경제‧산업적으로 매우 큰 의미가 있다.

또한 전량 폐수 처리되는 리튬폐액을 재활용할 수 있어 환경오염 저감에도 기여할 것으로 기대하고 있다.

류태공 박사는 “그동안 리튬이차전지 제조 산업에서 배출되는 다양한 폐기물의 처리 문제와 환경오염에 고민하며 이번 연구기술을 개발했다”면서 “주변에 버려진 폐기물도 소중한 자원으로 생각하며 고도화된 친환경 자원 선순환 기술을 개발할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다.

nbgkoo@heraldcorp.com