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1. 기본정보

   1. 개요

      1. 리사이클링(재활용) 시장은 다양한 형태(양극활물질, 양극판스크랩, 젤리롤, 전지, 모듈, 팩 등)로 배출되는 배터리 스크랩과 사용 후 배터리를 전처리/후처리 공정을 거쳐 주요 배터리 원소재인 코발트, 니켈, 망간, 리튬, 알루미늄, 구리, 플라스틱 등을 추출해 사용하는 방법
      2. NCM 양극재를 재활용해 만든 배터리의 성능이 일반 배터리에 비해 뒤떨어지지 않을뿐더러, 수명이 50% 이상 늘어나는 경우도 있다. 재활용한 양극재에는 몇 나노미터의 작은 구멍이 많이 뚫린 다공성 구조가 더 많이 관찰 되는데, 이로 인해 리튬 이온의 이동과 전류 흐름이 더 효율적으로 변했다고 한다.

   2. 폐배터리 리사이클링 방법

      • 배터리 리사이클링 방식은 크게 건식(Pyrometallurgical) 제련과 습식(Hydrometallurgical)제련으로 나뉜다. 건식제련과 습식제련을 나누는 큰 특징은 전처리부터다.
      • 습식제련은 배터리 파∙분쇄(물리적 전처리)를 통해 얻은 분말(블랙파우더, 블랙매스 등)을 습식 제련을 통해 유가금속을 회수하는 방식이고
      • 건식제련은 고온의 용융 작업을 통해 발생하는 슬래그를 처리하여 유가 금속을 회수하는 방식이다.
      • [리사이클 형식에 따른 장단점]
      • [건식 제련, 습식 제련 공정차이]

      1. 건식제련 장점/단점

         • 건식은 고온의 열처리로 메탈혼합물, 슬래그를 만듦, 이후 습식제련을 통해 니켈, 코발트를 회수
         • 장점:
           1. 기술 성숙도 높음
           2. 원료 배합이 자유로움
           3. Sorting 불필요
           4. 상업적으로 검증된 프로세스
         • 단점:
           1. 리튬, 알루미늄, 망간 회수 문제
           2. 배출가스 처리 필요
           3. 대규모 CAPEX 필요(높은 투자비)
           4. 고용량 처리에 유리
           5. 습식제련을 통한 금속 추출이 수반됨

      2. 습식제련 장점/단점

         • 물리적파쇄 작업으로 블랙매스/블랙파우더 생산
         • 장점:
           1. 높은 유가금속 회수율(리튬, 망간 회수 가능)
           2. 적은 CAPEX 비용(최적용량 설비, 저에너지 사용 프로세)
           3. 고순도 가능
         • 단점:
           1. 낮은 온도로 인한 긴 공정 시간
           2. 높은 공정 비용
           3. 전처리 필요(원료 분말)
           4. 폐수 처리 필요
           5. 대용량처리 부적합

      3. 주요 리사이클링 업체 리튬 회수 기술 [특허|특허]
         

2. 세부정보

   1. LFP 배터리 리사이클링은?
      1. 삼원계 배터리 이외에도 리튬인산철(LFP) 배터리 채택이 빠르게 늘어나면서 LFP 배터리 재활용 시장도 주목을 받고 있다.
      2. 다만 LFP 배터리의 경우 습식 공정으로는 소재 혼재에 따른 불순물이 많아 매립 잔사가 많이 발생하는 등 기술적 한계가 있다.
      3. 따라서 리튬만 추출 가능하며 철, 인산, 흑연 등은 회수가 거의 불가능하다. 건식 공정은 리튬 회수조차 어렵다. 따라서, LFP 배터리 재활용은 현재로선 경제성이 낮아 사업성이 떨어진다.(23.6)
      4. SNE리서치에 따르면, 회수 금속의 가치는 삼원계 배터리(kWh 당 45달러) 대비 LFP 배터리 (kWh 당 23달러)가 현저히 낮다.
      5. 국가별로 보면 LFP 배터리 습식 재활용의 수익성이 중국>한국>미국>영국>벨기에 순으로 중국 업체들이 주도하고 있지만, 수익성 측면에서 손익분기점(BEP)에는 한참 미치지 못하는 상황이다.
      6. 최근 국내 업체들 중심으로 건식 제련 방법을 활용한 LFP 배터리 재활용 방법을 개발 중에 있다.
      7. 이론적으로 건식 제련 방법을 통해 리튬을 회수할 수 없으나, 영풍은 더스트(Dust) 집진 설비를 통해 먼지 형태로 공기 중에 흩어진 리튬을 회수하는 데 성공했고 향후 비슷한 방식으로 LFP 배터리 내 구리, 철, 슬래그 등을회수할 계획이다.
      8. GS 그룹이 투자한 스타트업인 에코알앤에스 또한 건식 기술을 활용해 리튬을 대량으로 뽑아내는 연구를 진행 중이다.

3. 산업확장

   1. 비철금속의 리사이클링
      1. 업스트림 업체들에게 리사이클링이란 다운스트림 업체들과 협업하고, 정제련을 강화하겠다는 것을 의미한다. 한편 정제련업체들에게 리사이클링은 1 차 금속 채굴은 아니지만 업스트림과 같은 효과를 지녀 일정 부분 업스트림을 가져간다는 것을 의미한다.