[투데이에너지 안후중 기자] 한국원자력연구원이 전기차용 리튬인산철(LFP, LiFePO4) 배터리의 경제적이고 친환경적인 재활용 기술 개발에 성공했다고 10일 밝혔다. 이번 기술은 염소 기체를 활용해 기존 공정의 환경오염 문제를 해결하고 회수율을 높인 것이 특징이다.
글로벌 전기차 배터리 시장에서 LFP 배터리의 점유율이 2024년 기준 40%를 넘어선 가운데, 그동안 재활용이 어려웠던 LFP 배터리의 새로운 처리 기술이 개발돼 주목받고 있다.
한국원자력연구원 중성자과학부 김형섭 박사 연구팀이 개발한 이번 기술은 염소 기체를 활용해 LFP 배터리의 양극 소재를 추출하는 방식이다. 폐배터리에서 나온 분말 형태의 양극 소재를 염소 기체와 200℃에서 10분간 반응시키면 리튬이 염화리튬 형태로 추출된다.
특히 이 기술은 기존 산성 용액 처리 방식과 달리 인산철 구조 손상이 거의 없어 LFP 배터리 양극 소재 재합성이나 차세대 리튬 금속 배터리 소재로 활용할 수 있다. 또한 공정 중 발생하는 부산물이 소금물 형태여서 환경 부담도 크게 줄였다.
연구팀은 하나로 중성자 회절 분석 장치를 통해 기술의 성능을 입증했다. 분석 결과 LFP 배터리의 리튬 추출률은 99.8%, 추출된 리튬의 순도는 98.8%로 나타났다.
정영욱 한국원자력연구원 하나로양자과학연구소장은 "LFP 배터리의 시장 점유율이 높아짐에 따라 이번 재활용 기술은 파급 효과가 상당할 것"이라며 "앞으로도 중성자를 활용한 폐배터리 진단 및 재활용 공정 개선을 위해 지속적으로 노력하겠다"고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 학연협력플랫폼구축 시범사업과 산업통상자원부의 저탄소 고부가 전극재제조 혁신기술개발사업의 지원으로 진행됐으며, 연구 결과는 국제 학술지 케미컬 엔지니어링 저널에 게재됐다.
한국원자력연구원은 현재 이 기술에 대한 국내 특허 등록을 완료했으며, 기술 이전을 희망하는 기업을 발굴 중이다. 향후 기업과의 공동 연구를 통해 대용량 처리 기술 개발 등 상용화를 추진할 계획이다.