폐배터리서 97% 이상 고순도 리튬 회수하는 친환경 공정 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국원자력연구원은 리튬인산철(LEF) 배터리 제조 과정에서 발생하는 불량·잔재물이나 수명이 다한 폐양극재로부터 리튬을 선택적으로 추출해 회수하는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

리튬 회수 기술은 습식 침출이나 고온 열처리 방식으로 처리 단계가 복잡하고 불순물 제거가 어렵다. 연구원이 개발한 기술은 염소화 반응을 통해 리튬을 선택적으로 추출하면서 경제성과 친환경성을 강화했다.

이 기술은 LFP 폐배터리의 양극 소재를 염소가스와 저온에서 반응시켜 리튬만을 분리해낼 수 있는 수용액으로 바꾼다. 고체와 액체를 분리하는 공정을 거쳐 추출된 리튬을 탄산리튬·수산화리튬 등으로 전환해 최종 회수한다.

이를 통해 LFP 폐배터리 양극 소재에 있는 리튬의 95% 이상(리튬 전환율) 추출, 추출한 수용액 내 리튬 순도는 97% 이상으로 고효율·고순도의 리튬 회수가 가능하다.

특히 리튬 분리 후 남은 전이금속 성분도 새로운 배터리를 만드는 원료로 재활용할 수 있다. 공정 후 발생하는 부산물은 산성폐수가 아닌 소금물(NaCl) 형태로 매우 친환경적이라는 강점을 가진다.

해당 기술은 연구원 원자력시설청정기술개발부 김성욱 박사 연구팀과 중성자과학부 김형섭 박사 연구팀이 과학기술정보통신부 학연협력플랫폼구축 시범사업 등의 지원을 받아 개발했다.

원자력연은 '다중음이온계 리튬이차전지 양극재의 재활용 방법 및 장치' 기술을 산업용 정밀 여과시스템 전문기업 ㈜그린코어이엔씨에 이전하는 기술실시계약을 체결했다. 정액기술료 1억5000만원에 매출액의 2%를 경상기술료로 받는 조건이며, 관련 특허 1건을 포함한다.

그린코어이엔씨는 LFP 리튬 추출의 핵심인 고액분리 분야 역량을 갖추고 있어 본 기술의 상용화 가능성이 높다고 원자력연은 보고 있다. 국내 배터리 자원순환 생태계 구축에 기여할 것으로 기대된다.

임인철 원자력연 부원장은 "이번 기술은 최근 LFP 배터리에 대한 투자 확대와 자원순환 정책 변화에 대응하기 위한 핵심기술"이라며 "LFP 배터리 재활용 기술의 상용화로 국내 배터리 산업 경쟁력 강화에 기여할 것"이라고 말했다.

jongseo12@news1.kr