폐배터리서 유용금속 재활용 `활짝`…양극재 물질 98% 이상 회수

지질자원연, 양극재 분리 회수공정 기술 개발
ICT 적용해 양극재 손실 최소화...재활용 구현
폐배터리에서 양극재 물질을 최대 98% 이상 회수할 수 있는 기술이 개발됐다. 전기차의 리튬이온배터리 수요 급증에 따라 늘어나는 폐배터리 재활용 기술로 쓰일 전망이다.

한국지질자원연구원은 유광석 박사 연구팀이 폐리튬이온배터리 해체 과정에서 나오는 블랙파우더에서 양극재 물질을 분리·선별하는 공정 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

블랙파우더는 폐배터리를 셀 단위까지 분리하고, 잘게 분쇄해 나오는 가루로, 양극재인 리튬금속산화물(니켈, 코발트, 망간 등)과 음극재인 흑연, 금속 전극인 알루미늄과 구리, 소량의 전해물질 등으로 구성된다.

양극재의 경우 입자 크기가 20마이크로미터(㎛) 이하로 기포에 부착시켜 물 위에 띄워 광물을 분리하는 부유 선별과정에서 기포층에 물과 함께 유입돼 운반되는 '비말동반 현상'으로 손실이 생긴다.

연구팀은 양극재 손실을 최소화하기 위해 광액 농도, 반응 시간, 입자 유동, 기포층 두께 등을 ICT 기반의 부유선별 제어 기술을 적용해 최적으로 제어·운전하는 공정 기술을 개발했다. 이 기술을 통해 양극재에서 리튬금속산화물과 알루미늄·구리 등을 98% 이상으로 회수하는 데 성공했다. 기존 기술로 60∼70%를 회수하는 데 그쳤다.

연구팀은 GS건설에 부유 선별기 형상 설계와 실증화 기술을 이전할 계획이다.

유광석 지질자원연 박사는 "앞으로 국내 기업에 관련 기술을 이전·상용화해 폐배터리 재활용 지원을 통해 국가 배터리 산업 경쟁력 확보에 기여하겠다"고 말했다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr