원자력연, 전기차 폐배터리 친환경 재활용 기술 개발

폐전지 블랙파우더 업사이클링을 통한 하이니켈계 단입자 양극 소재 개발 모식도. (원자력연구원 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 전기차 폐배터리를 친환경적으로 재활용하는 기술을 개발했다.

한국원자력연구원은 김형섭·전민구·김성욱 박사 연구팀이 전기차 폐배터리의 양극 소재 업사이클링(Upcycling) 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

이 기술은 폐배터리로부터 리튬 회수율이 97%에 달할 만큼 우수하며 재활용 양극 소재는 기본보다 수명이 30% 이상 길다. 또 기존 재활용 공정보다 친환경적이라는 평가를 받는다.

양극 소재 업사이클링은 폐배터리의 양극을 원상태로 회복하거나 성능을 올려 재활용하는 것이다.

전기차 배터리는 리튬이온전지를 활용하는데 양극, 음극, 전해질, 집전체 등으로 구성돼 있다. 이 중 양극 소재가 배터리 전체 단가에서 40% 이상을 차지하는 만큼 양극 소재에 있는 리튬, 니켈, 코발트 등의 금속 회수가 폐배터리 재활용의 주목적이다.

기존 재활용 공정에서 사용하는 습식 공정은 고독성 폐수를, 건식 공정은 대기오염을 발생시켰다.

이에 원자력연은 습식 공정이 아닌 블랙파우더를 직접 재활용할 수 있는 건식 공정을 선택했다.

블랙파우더에 염소가스를 주입해 물에 잘 녹는 속성이 있는 염화리튬(LiCl)과 잔여 블랙파우더로 분리, 리튬 회수율은 97%에 달했다.

또 리튬을 제거한 블랙파우더에 추가로 리튬과 니켈을 투입, 고온 합성해 양극 소재 내 니켈 함량을 늘리고 리튬을 양극 소재에 균일하게 분포하는 데 성공했다.

연구원 실험 결과 정량 리튬 투입으로 업사이클링한 양극 소재는 기존 양극 소재보다 30% 이상 수명이 긴 것으로 확인됐다.

양극 소재 업사이클링 기술 개발 연구진이 기념촬영을 하고 있다. 왼쪽부터 한국원자력연구원 전민구 박사, 김형섭 박사(교신저자), 김경선 연구원(제1저자), 김성욱 박사. (원자력연구원 제공)/뉴스1

김형섭 박사는 “이번 기술을 고도화해 국내 기업에 이전하고 적극적인 기술 지원을 다하겠다”며 "연구원이 개발한 기술이 폐배터리 친환경 재활용 가이드라인을 제시해줄 것"이라고 말했다.

memory4444444@news1.kr