이런 폐배터리 활용기술 없었다

지질연, 고전압 전지화 공정 개발
재활용 복잡성·환경적 부담 극복

[충청투데이 윤경식 기자] 국내 연구진이 폐 리튬이온배터리를 고전압 에너지저장장치로 전환할 수 있는 전기화학 기반 업사이클링 기술을 개발해 자원 순환형 배터리 생태계 구축의 기대감을 높이고 있다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 한요셉 박사 연구팀(자원활용연구본부)이 폐 리튬이온배터리 양극재인 리튬 망간 산화물 (LiMn2O4, LMO)을 전기화학반응을 통해 직접 활용할 수 있는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

기존의 폐배터리 재활용 공정은 900℃ 이상의 고온에서 금속을 추출하는 고온 제련이나 강산과 복잡한 화학 처리를 수반한 습식 제련 방식으로 에너지 소모가 크고 환경오염 우려가 높아 상용화에 제약이 많았다.

이에 연구팀은 폐배터리에서 얻은 리튬 망간 산화물을 단순 분해하지 않고, 전기화학반응을 유도해 망간 이온으로 전환한 뒤 전해액에 적용했다.

그 결과, 기존 황산망간(MnSO4) 기반 전해액과 유사한 초기 성능을 보였으며, 250사이클 후에도 70% 이상의 에너지 효율을 유지하는 것으로 확인했다.

특히 멤브레인(물질의 이동을 물리 화학적으로 선택적으로 제어하는 분리막) 하이브리드 레독스 흐름 전지 구조를 통해 고전압과 장기 사이클 안정성 확보에도 성공했다.

이번 기술은 별도의 고온과 강산 처리가 필요 없는 전기화학 기반 공정으로, 에너지 소비와 환경 부담을 획기적으로 줄일 수 있다는 것이 큰 강점이며 앞으로 고효율 장수명 에너지저장시스템의 핵심 기술로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

한요셉 박사는 "이번 연구는 기존 재활용 기술의 복잡성과 환경적 부담을 극복한 데에 의의가 있다"며 "앞으로도 폐배터리 자원의 효율적 순환과 에너지 저장 기술 고도화를 통해, 탄소중립과 자원순환사회 실현에 기여하겠다"고 말했다.

한편 이번 연구는 '고순도 천연흑연/청록수소 생산 및 공정 부산물 활용 기술 개발' 과제의 일환으로 진행됐다.

윤경식 기자 ksyoon1102@cctoday.co.kr

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