한국지질자원연구원(원장 이평구)은 리튬 이차전지 제조 공정에서 나오는 리튬 폐액과 폐 반응 용기에서 유가자원을 회수하고 재자원화하는 기술을 개발했다고 2일 밝혔습니다. 지질연 자원활용연구본부 류태공 박사 연구팀은 사용 후 처리가 어려운 폐 반응 용기 등에서 나오는 폐기물을 처리, 99.5% 이상의 고순도 리튬 이차전지 양극재 원료로 제조 및 사용할 수 있음을 확인했습니다.
□ 유가자원회수란?
유가자원회수는 제품 제조 과정에서 나오는 폐기물 중에서 가치 있는 물질을 분리해 재활용할 수 있게 하는 것.
연구팀은 자체 개발한 친환경 습식 전환 기술을 적용해 폐 반응용기에서 NCM(니켈·코발트·망간) 전구체, 탄산리튬, 수산화리튬 등 유가금속과 제올라이트 함유 물질을 회수했습니다.
폐 반응용기에서 회수되는 리튬용액 또는 양극재 제조과정에서 배출되는 리튬 폐액을 반도체 산업에서 나오는 불화물 폐액과 혼합·분리해 불화 리튬 제조에 성공했는데요.
□ 불화리튬
불화 리튬 은 화학식 LiF의 무기 화합물로, 결정 크기가 감소함에 따라 흰색으로 변하는 무색 고체입니다. 무취이지만 불화 리튬은 쓴맛이 납니다. 그 구조는 염화나트륨 의 구조와 유사 하지만 물에 훨씬 덜 용해됩니다. 주로 용융염의 성분으로 사용되며, 원소로부터 LiF가 형성되면 반응물의 질량당 가장 높은 에너지 중 하나를 방출 하며, BeO 다음으로 높은 에너지를 방출 합니다. 불화리튬은 불화수소-HF 및 오염 화인과 반응하여 리튬 이온 배터리 전해질 성분인 육불화 인산 리튬을 만듭니다.
불화리튬은 광학유리, 용융제 및 리튬 이차전지 전해액 원료로 쓰이는데, 경제적 유익뿐 아니라, 환경오염 저감 효과도 기대됩니다. 이에 따라 공정 운영 비용이 비싸고 일부 고가 유가금속 회수에 집중된 기존 폐 리튬이온 전지 재활용 기술의 문제가 개선되리란 기대가 되고 있으며, 리튬 전지 제조 공정에서 발생하는 폐기물 처분에도 기여할 수 있게 되었습니다.
2차 전지 주요 소재인 리튬 등 핵심 광물의 공급망 불안이 심화되는 상황에서, 고부가 유가금속을 회수하고 재자원화하는 저비용 고효율의 친환경 기술이라는 점에서 주목되는 게 사실인데요. 류태공 박사는 "그동안 리튬 이차전지 제조 산업에서 배출되는 다양한 폐기물의 처리 문제와 환경오염에 고민하며 이번 연구기술을 개발했다"라며 "주변에 버려진 폐기물도 소중한 자원으로 생각하며 고도화된 친환경 자원 선순환 기술을 개발할 수 있도록 최선을 다하겠다"라고 말했다.
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