기사 메일전송
  • 기사등록 2023-02-01 15:26:04
  • 수정 2023-02-01 17:17:36
기사수정


▲ 양극재와 블랙파우더



지질자원연구원이 ICT기술을 활용해 폐배터리에서 핵심 원료물질을 분리 선별하고 회수할 수 있는 기술을 개발해 공급망 확보에 기여한다.


한국지질자원연구원(원장 이평구, KIGAM) 자원활용연구본부 유광석 박사 연구팀은 폐리튬이온배터리의 해체 과정에서 나온 블랙파우더에서 양극재 물질을 분리, 선별해 회수하는 공정 개발에 성공했다고 31일 밝혔다.


폐리튬이온배터리의 분쇄를 통해 나오는 블랙파우더는 양극재인 리튬금속산화물(Li-Metal Oxide, Metal: 니켈, 코발트, 망간 등)과 음극재인 흑연, 금속 전극(Foil)인 알루미늄과 구리, 소량의 전해물질(Electrolyte solution)과 카본블랙, 결합재(Binder)로 구성된다.


블랙파우더 내 단체분리된 양극재의 입자 크기는 20마이크로미터 이하로 일반적인 부유선별 과정에서 비말동반(Entrainment) 현상으로 양극재의 손실이 발생한다.


유광석 박사 연구팀은 광물 선별 방법인 부유선별 공정을 활용, ‘폐리튬이온배터리의 블랙 파우더에 함유된 양극재 물질을 회수하는 공정 및 운영 기술’을 개발했다.


특히, 20마이크로미터 이하인 양극재의 비말동반 현상에 따른 손실을 최소화하기 위해 부유선별 공정 회로와 최적의 광액 농도, 반응(체류)시간, 입자 유동, 기포 층 두께 등을 제어하는 운전 조건을 개발했다.


이를 바탕으로 연구팀은 폐리튬이온배터리의 블랙 파우더에 함유된 양극재 물질의 98% 이상을 회수하는데 성공했다. 선별된 양극재 물질은 리튬·니켈·코발트·망간 등 리튬금속산화물과 금속 전극인 알루미늄 및 구리다.


연구 공정의 핵심 제어 인자는 광액 농도, 광액의 투입량과 배출량(속도), 교반속도, 시약 투입량, 공기 투입량 등이다. 이러한 핵심 공정 인자는 ‘ICT기반의 부유선별 제어 기술’을 적용해 최적의 상태로 유지할 수 있다.


‘ICT기반의 부유선별 제어 기술’은 부유 선별기 내 기포와 광액의 물리·화학적 특성값을 디지털 신호화해 핵심 공정 인자를 제어하는 기술이다.


이번 기술 개발의 성공으로 국내 재활용 기업들이 블랙파우더에서 나온 양극 물질로부터 리튬 등 삼원계(니켈·코발트·망간 등)를 회수하는 고순도화 정제공정의 효율성과 생산성을 높이고 운영비 절감에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.


이번 기술개발을 주도한 유광석 박사는 “이번에 개발한 기술과 공정은 중국 등 해외기업과의 기술차별성 바탕으로 국내 기업의 경쟁력을 확보하는 데 크게 기여할 것”이라며, “이번 기술을 고도화해 국내 기업에 이전 및 상용화하고 지속 기술지원을 통해 국가 배터리 산업 경쟁력 확보에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.


한국지질자원연구원 이평구 원장은 “광물자원의 재활용은 이제 친환경이라는 수식어가 필수적으로 들어가야한다”고 말했다.


한편, 유광석 박사 연구팀은 ㈜GS건설(에너지머트리얼즈(주))과 블랙 파우더 내 양극재 회수를 위한 부유 선별기 형상 설계 및 실증화 기술을 기술이전 통해 추가로 진행할 예정이다.

1
기사수정

다른 곳에 퍼가실 때는 아래 고유 링크 주소를 출처로 사용해주세요.

http://amenews.kr/news/view.php?idx=52226
기자프로필
프로필이미지
나도 한마디
※ 로그인 후 의견을 등록하시면, 자신의 의견을 관리하실 수 있습니다. 0/1000
마크포지드 9월
프로토텍 11
디지털제조 컨퍼런스 260
로타렉스 260 한글
이엠엘 260
3D컨트롤즈 260
서울항공화물 260
엔플러스솔루션스 2023
엠쓰리파트너스 23
하나에이엠티 직사
린데PLC
스트라타시스 2022 280
생기원 3D프린팅 사각
아이엠쓰리디 2022
23 경진대회 사각
모바일 버전 바로가기