배터리리싸이클링

 

전기차 배터리 핵심 리튬…공급난에 사상 최고 폭등

 

 

업계, 전기차 전환 속도내자 수요 폭발
주산지  남미, 리튬 보호주의 정책 펼쳐

요즘 전기차 업계의 중요한 관심사 중 하나는 리튬이다. 전기차 배터리의 핵심 재료인 리튬은 글로벌 완성차 업체들이 전기차 전환에 속도를 내면서 수요가 폭발하고 있다. 공급이 수요를 따라가지 못해 수급난이 심화되자 리튬 가격은 치솟고 있다. 최근 중국에서 탄산리튬 가격은 t당 48만위안을 넘기며 사상 최고치에 근접했다. 이런 상황에서 리튬의 주산지인 남미 국가들이 ‘리튬 보호주의’ 정책을 펼치면서 전기차 업계의 고민이 깊어지고 있다.

월스트리트저널(WSJ)에 따르면 중국 전기차 기업 비야디(BYD)는 올초 칠레 정부와 체결한 리튬 채굴 계약이 지난 6월 취소되는 일을 겪었다. 현지 주민들이 광산 채굴 과정에서 지역 물 공급에 문제가 생길 것이라며 소송을 제기했기 때문이다. 칠레 대법원은 정부와 주민들 간 사전 합의가 없었다며 계약을 무효화했다.
WSJ는 칠레와 볼리비아, 아르헨티나가 포함된 이른바 ‘리튬 삼각지대’에서 비슷한 마찰이 계속 빚어지고 있다고 보도했다. 리튬 삼각지대에는 세계 리튬 매장량의 절반 이상인 55%가량이 묻혀 있는 것으로 추정된다. 칠레는 호주에 이어 세계 리튬 생산량 2위, 매장량 1위 국가다. 아르헨티나도 생산량 기준 4위다.

 

그러나 이들 국가의 좌파 정부들이 더 큰 이윤을 얻기 위해 광물 생산 통제에 나서면서 전기차 업계의 공급 병목 현상이 심화될 것이라는 우려가 나온다.

 

리튬가격의 고공행진으로 폐배터리 리싸이클링 산업이 향후 부각되면서 관련회사들 매출액 또한 폭발적으로 급성할것으로 전망된다. 

전기자동차가 부상하면서 노후된 폐배터리의 재활용이 성장 가능성이 높은 신기술로 주목받고 있다. 전기차에 주로 사용되는 리튬이온 배터리는 500회 정도 충전하면 성능이 급격히 떨어진다. 1회 충전 시 주행 가능 거리가 300~400㎞ 임을 감안할 때 15만~20만㎞ 주행 후에는 배터리를 교체하게 된다.

이처럼 버려지는 폐배터리는 심각한 환경오염을 유발할 수 있다. 실제로 국립환경과학원은 친환경차 폐배터리를 산화코발트, 리튬, 망간, 니켈 등을 1% 이상 함유한 유독 물질로 분류하고 있다. 친환경을 위해 개발한 전기차에서 나오는 배터리가 오히려 환경을 오염시키는 역설적인 상황을 야기하는 셈이다.

하지만 폐배터리도 회수처리를 거치면 재활용이나 재사용이 가능하다. 폐배터리 중 잔존 가치가 70~80% 이상인 것은 에너지저장장치(ESS)용으로 재사용할 수 있다. 재사용이 어려울 만큼 성능이 떨어진 폐배터리의 경우 분해해 리튬, 코발트, 니켈, 망간 등의 희귀금속을 추출해 재활용하면 된다.

최근 자동차 배터리 제조업체와 완성차 업체들도 배터리 리싸이클링 공장에 신규 투자를 대규모로 확대하고 있다.

시장규모는 2035년까지 30억 달러를 돌파할것으로 전망된다.

 

 

1. 폐2차전지의 재활용 체계

· Re-use : ESS(Energy Storage System) 또는 태양광전지로 재사용

· Re-cycling : 폐 2차전지 내 유가금속을 회수하여 원료화, 재활용

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2. Re-cycling 주요 회수 물질

· 구리, 니켈, 코발트

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3. Re-cycling 기술

1) 전처리

① 팩 해체 : Cable, Al Case 분리

② 셀 해체 : 단자, 외부파우치 및 양·음극 분리

③ 파쇄 : 파쇄 전 방전 필수, Mill 이용

④ 분급 : 자력선별, 비중선별, 색선별, 체선별 등

⑤ 분말 : Black Powder 형태 → 전기차 폐배터리 스크랩 이라 하면 보통 이 형태임

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2) 금속회수

2.1) 습식제련 공정

① 침출 : 산 또는 염기를 사용하여 분쇄 금속을 용액으로 침출, 주로 황산 사용

② 유가금속 회수 : 용매추출, 침전(공침) 등

③ 소재화

case 1. 일본 도시바 : 폐리튬이차전지 해체-농축(코발트)-황산침출-침전(수산화코발트)

침출여액에서 리튬 정제-침전(탄산리튬)

case 2. 한국 성일하이텍 : 침출-용매추출, 코발트&니켈 추출

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2.2) 건식제련 공정

① 고온제련 : 열분해(Pyrolysis), 용해(Smelting), 증류 등

리튬, 종이 및 플라스틱과 같은 유기 화합물 등은 고온제련 공정만으로 회수되지 못함

② 유가금속 회수 :

③ 소재화

case 1. 미국 Toxco : 액체아르곤에서 폐배터리 -195℃까지 냉각시켜 파쇄

case 2. 벨기에 Umicore : 초고온공법(UHT)사용, 플라즈마 분위기로 3,000℃ 이상 가열

case 3. 일본 DOWA : 열처리를 이용한 철, 알루미늄, 구리, 코발트-니켈합금 등 추출

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2.3) 습식-건식 혼합공정

case 1. 한국 두산중공업 : 열처리-산침출(황산 등)-결정화 하여 탄산리튬 추출('20)

 

폐배터리 관련회사

성일하이텍

새빗캠

유일에너테크

코스모화학

LG에너지솔루션

POSCO홀딩스

OCI

이지트로닉스

영화테크

NPC

파워로직스

현대글로비스

두산에너빌리티

에이프로

인선이엔티

에코프로

하나기술

신성델타테크

나라엠엔디

일정실업

탄산리튬관련주

미래나노텍

웰크론한텍

포스코엠텍

유일에너테크

이브이첨단소재

크리스탈신소재

대보마그네틱

포스코케미칼