에너지연 "전기차 폐배터리 30분이면 완벽 재생"

폐배터리를 직접 재활용할 수 있는 공정이 개발됐다. 폐배터리를 재생하는데 걸리는 핵심공정 처리 시간도 30분 정도면 가능한데다, 품질도 신품과 별 차이 없다. 한국에너지기술연구원 광주친환경에너지연구센터(센터장 우중재) 연구팀은 폐배터리 직접 재활용 분야에서 난제로 꼽혔던 집전체 분리 기술을 개발하고, 폐양극재를 신품에 준하는 수준으로 재생하는 데 성공했다고 25일 밝혔다. 송진주 광주친환경에너지연구센터 책임연구원은 전화통화에서 "50Ah 파우치 셀로 실증한 결과 1L의 폴리올 용액으로 127g NCM 혼합물 복원에 성공했다"고 말했다. 송 책임은 "전기차용 50Ah 배터리에서 채취한 열화 양극재를 복원해 소형 테스트 셀에 적용한 결과, 방전용량이 30.6 mAh에서 34.6 mAh로 향상되는 것을 확인해 실제 전기차 환경에도 적용이 가능하다는 것을 입증했다"고 부연 설명했다. 연구팀이 개발한 기술은 양극재에 포함된 집전체를 완벽하게 분리하는 용액이 핵심이다. 집전체는 배터리 안에서 전기가 잘 흐르도록 돕는 역할을 한다. 충·방전 시에도 떨어지지 않도록 강하게 부착돼 있어 배터리 재활용 시 유해 화학물질이 포함된 특수 용액으로만 녹일 수 있다. 분리 과정 중 일부 잔유물은 내부로 흡수되고 재구성된 전극 성능을 떨어트려 폐배터리 직접 재활용의 난제로 여겨졌다. 연구팀은 이를 새로운 용액 공정으로 해결한 것. 이 공정으로 폐배터리를 살려 내는데는 30분 걸린다는 것이 연구팀 설명이다. 물론 살려낸 뒤 열처리와 전극 등을 만드는 공정은 별도다. 송진주 책임연구원은 "폐양극재를 디에틸렌글리콜 용액에 담궈 130℃로 가열하면 산화 반응이 일어나 글리콜알데하이드로 변한다. 다른 분자와 쉽게 결합하는 특성을 가진 글리콜알데하이드는 양극재와 집전체 사이의 접착력을 떨어트려 집전체를 완벽하게 분리한다"고 말했다. 실제 이 공정으로 전기차 NCM과 LFP를 재생한 결과, NCM은 신품 용량 대비 99.1% 수준으로, LFP는 신품 용량 대비 99.7% 수준으로 회복됐다. 연구팀은 분리와 동시에 디에틸렌글리콜이 산화되며 발생하는 전자로 양극재에 리튬이온을 재충전, 효율성도 끌어 올렸다. 송진주 책임은 “폐배터리 양극재를 녹이지 않고도 재활용할 수 있어, 폐수 발생으로 인한 환경오염을 일으키지 않는 친환경 기술”이라며, “공정이 간단하고 공정을 위한 밀폐 환경 등이 필요하지 않아 산업 현장 적용성이 매우 높다. 다만, 산업에 실제 적용하기 까지는 시간이 다소 걸릴 것으로 예상한다”고 밝혔다.