리튬 이온 배터리 재활용 기술

 ○ 배터리(battery; 전지)는 물리 전지와 화학 전지로 대분된다. 화학 전지에는 일회용인 일차 전지, 200∼1,000회 재충전하는 이차 전지, 연료 전지 등이 있다. 일차 전지에는 Hg 전지, 산화은 전지, 알칼리 망간 전지, Mn 전지, Li 전지 등이 있다. 이차 전지에는 납축전지, 니카드 배터리, 리튬이온 배터리(LIB; Lithium-ion battery) 등이 있다.   ○ 특히, LIB는 직류 전기에너지에 바탕을 둔 디지털 과학문화가 확산하면서 휴대용으로는 모바일 ICT 장치 등에, 부착용으로는 전기 자동차 등에서 수요처가 증가하면서 생산 및 소비가 함께 증가하고 있다.   ○ LIB는 4대 핵심 부품인 양극, 음극, 전해질, 분리막과 기타 부품인 집전체, 외장재, 보호회로 등으로 구성된다. 활물질(active material)인 양극(cathode)은 LiCoO2, 도전재, 바인더, Al 박막 등으로, 음전극은 흑연계 탄소, 도전재, 바인더, Cu 박막 등으로, 전해질은 LiPF6, LiBF4 같은 리튬염과 탄산염계 용매로 구성된다.   ○ 그러나 LIB를 구성하는 양극 활물질은 리튬, 코발트, 망간, 니켈과 같은 전략 금속에 속한다. 대부분 수입에 의존하고 있는 이들 전략 금속은 자원 민족주의 추세로 자원 수급안보 문제에 노출되고 있다. 따라서 자원 부족, 환경 오염, 처분 토지 점유와 같은 다각적 문제를 해결하기 위해 제조시 발생하는 스크랩 재활용, 폐 LIB의 재활용 필요성이 커지면서 재활용 기술의 연구 개발이 활발해지고 있다.   ○ 폐 LIB의 재활용 기술은 전처리, 금속 회수 기술로 대분된다. 전처리 분야는 건식 열처리, 파쇄/분쇄, 농축 기술 등으로, 금속 회수 기술 분야는 건식, 습식, 건/습식 조합 기술 등으로 세분된다.   ○ 국내 현황 및 향후 연구 개발 동향 : 폐 LIB 재활용의 환경성 평가 기술과 관련하여, 국내에서는 2004년에 건국대학교에서는 휴대폰에서 발생하는 폐 LIB의 공정(즉 재활용, 소각, 매립)별 환경성 평가 기술을 연구하였다. 향후에는 재활용에서 유가 금속 회수 기술(예: 습식, 건식, 조합)의 환경성 평가 기술이 개발돼야 한다.