버려지는 ‘리튬인산철 배터리’서 리튬 캐다

원자력연, LFP 폐양극재서 리튬전환 기술 이전계약
리튬전환율 95%, 순도 97%… 고효율·고순도 리튬 회수

임인철(오른쪽) 한국원자력연구원 부원장이 지난 2일 그린코어이엔씨와 기술이전 계약을 체결하고 기념촬영을 하고 있다. 원자력연 제공.

저렴하면서 안전한 리튬인산철(LFP) 배터리에서 리튬을 추출·회수할 수 있는 기술이 기업에 이전돼 상용화 길에 들어섰다.

한국원자력연구원은 김성욱·김형섭 박사 연구팀이 개발한 '다중 음이온계 리튬이차전지 양극재의 재활용 방법 및 장치' 기술을 산업용 정밀 여과시스템 전문 기업 그린코어이엔씨에 이전하는 기술실시계약을 체결했다고 6일 밝혔다.

정액기술료 1억5000만원, 매출액의 2%를 경상기술료로 받는 조건이다.

이전 기술은 LFP 배터리 제조 과정에서 발생하는 불량·잔재물이나 수명이 다한 폐양극재로부터 리튬을 선택적으로 추출·회수하는 공정과 장치에 관련된 것이다.

기존 리튬 회수 기술은 습식 침출이나 고온 열처리 방식으로 처리 단계가 복잡하고 불순물 제거가 쉽지 않은 문제가 있었다.

연구팀은 염소화 반응을 통해 리튬을 선택적으로 추출해 경제성과 친환경성을 강화했다.

리튬인산철 배터리(LFP) 모습. 챗GPT로 그린 일러스트.

LFP 폐배터리의 양극 소재를 염소가스와 저온에서 반응시켜 리튬만을 분리하는 수용액으로 바꾼 뒤, 고체와 액체 분리 공정을 거쳐 추출된 리튬을 탄산리튬·수산화리튬 등으로 전환해 최종 회수하는 원리다.

LFP 폐배터리 양극 소재의 리튬을 95% 이상 추출할 수 있고, 추출한 수용액의 리튬 순도는 97% 이상으로 고효율·고순도 리튬 회수가 가능하다고 연구팀은 설명했다. 리튬 분리 후 남은 전이금속 성분도 배터리 원료로 재활용할 수 있으며, 공정 후 발생하는 부산물은 소금물 형태로 친환경적이다.

그린코어이엔씨는 LFP 리튬 추출의 핵심인 고액분리 분야 역량을 갖추고 있어 기술 상용화 가능성이 높은 상황이다.

임인철 원자력연 부원장은 "LFP 배터리 재활용 기술 상용화로 국내 배터리 산업 경쟁력 강화에 기여할 것"이라고 말했다.

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr