폐배터리 재활용(건식공정 vs 습식공정)

전기자동차 판매의 증가로 리튬이온배터리의 소비량은 매년 증가하고 있습니다. 하지만 배터리는 수명이 있기 때문에 배터리를 폐기해야 할 상황이 오는데요. 그렇다면 어떻게 배터리가 재활용되는지 알아보겠습니다.

 

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폐배터리 재활용 목적

  폐배터리에는 니켈, 코발트, 리튬 등 가치있는 금속이 많이 포함되어 있습니다. 해당 금속은 전 세계적으로 매장되어 있는 곳이 한정적이어서 수급에 차질이 빚어질 수도 있습니다. 코발트 및 리튬 등은 땅에 매립될 경우 토양오염을 일으키는 금속입니다. 따라서 배터리를 재활용하여 금속을 추출해낼 수 있다면 원자재 경쟁력 강화 및 토양오염을 방지할 수 있어 각광받고 있는 사업입니다.

 

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폐배터리 재활용 업체

  성일하이텍(한국), Brunp(중국), Umicore(벨기에) 등의 업체가 대표적인 폐배터리 재활용 업체입니다. 추가적으로 Li-Cycle(캐나다), POSCO HY클린메탈(한국) 등 많은 업체들이 폐배터리 재활용에 투자하고 있습니다.

 

이베스트투자증권 (2022. 05. 11 발행)

 

  배터리 재활용 물량이 많아질수록 건식공정(Pyrolysis)의 재활용 용량의 한계로 습식공정(Hydrometallurgical)이 가장 많이 채택될 것으로 예상됩니다. 또한 최근 대량 재활용 공장을 세우는 업체 모두 습식공정을 채택하고 있기 때문입니다. 각 공정별 금속 회수율은 아래 표를 확인해주세요.

 

폐배터리 재활용 공정별 금속 회수율 / 이베스트투자증권 (2022. 05. 11 발행)

 

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폐배터리 재활용 기술

 

건식공정 및 습식공정 차이점

 

#1 건식공정(Pyrolysis)

  배터리를 추가작업 없이 용광로에 넣어서 나오는 슬러지를 처리하여 유가금속을 회수하는 방법. 장점은 공정이 쉽고 작업자의 위험도가 낮습니다. 단점은 금속 회수율이 떨어지며 특히 리튬은 회수가 불가능합니다. 또한 공정 시 발생하는 유해가스를 처리하는 시설이 필요합니다.

 

#2 습식공정(Hydrometallurgical)

  배터리를 분쇄하여 음극과 양극 분말을 회수하여 산처리를 통해 유가금속 회수하는 방법. 장점은 금속 회수율이 좋습니다. 또한 대량으로 폐배터리를 처리할 수 있습니다. 단점은 폐배터리 분해 시 작업자의 감전 위험성이 있으며, 산을 다뤄야 하기 때문에 폐 산처리 및 누출에 취약합니다.

 

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재활용 개발 중 기술(Next generation)

 

#1 직접재활용

  배터리 분해 후 분쇄의 과정을 거치지 않고 음극과 양극 분말을 직접 수집하여 그대로 재사용하는 방법. 장점은 열처리 및 산처리 공정 없이 그대로 분말을 배터리 공정에 사용할 수 있습니다. 단점 노동 집약적이며 폐배터리 분해 시 작업자의 감전 위험성 등이 있습니다. 현재 해당 공정을 적용한 기업은 없는 상황입니다.

 

#2 습식공정

  습식공정에서 바로 양극재를 생산하는 기술을 개발 중에 있습니다. 현재는 황산니켈, 황산 리튬 등 원자재 분말로 회수하여 추가 가공을 거쳐야 합니다. 해당 기술이 개발되면 추가 공정이 빠짐에 따라 재활용을 통한 양극재 회수 시 원가를 절감할 수 있다는 장점이 있습니다. 가장 가능성 높은 기술이지만 양산에 적용한 사례는 보고되지 않았습니다.