프로세스
Recycling
전기차 수요가 증가함에 따라 배터리 생산 또한 급증하게 되었습니다. 이렇게 생산된 배터리들의 수명이 다했을 때에 발생될 환경 문제에 대해서 우리는 고민해봐야 합니다.
배터리가 제 2의 삶을 살 수 있다면, 배터리로부터 나오는 화학 폐기물 또는 광물 처리에 사용되는 환경 비용이 크게 감소할 것입니다. 따라서 전기 운송 수단의 지속 가능성을 높이기 위해, 배터리를 재사용하고 재활용하는 기술의 발달이 필요합니다.
배터리 리사이클링 공정
사용한 배터리를 수거한 이후의 과정은 3개의 파트로 나뉩니다.
폐기물보관소, 리퍼비시 및 2차 사용 분야 적용, 원료 추출 및 재사용.
배터리 리사이클링 공정은 4개의 단계로 세분화할 수 있습니다.
1. 파쇄 (Shredding)
파쇄하기 전에 배터리를 방전하고 분해해야 합니다. 그리고 폭발 및 화재의 위험을 방지하기 위하여 진공 상태에서 파쇄하거나 습식 공정을 진행합니다.
2. 재료 분리 (Separation of materials)
2번째 단계는 Ni, Co, Li와 같은 주요 원료를 포함하는 금속, 플라스틱 및 블랙 매스로 분리하는 것입니다.
3. 재료의 침출 (Leaching the materials)
재료 분리 후 블랙 매스에서 주요 원료가 침출됩니다. 이를 위해 습식 제련을 수행 할 수 있습니다.
4. 배터리 제조 업체에 전달 (Sending to users)
4단계는 각각의 분리된 원료가 필요한 배터리 제조 업체에 보내는 것입니다.
배터리 리사이클링의 이점
- 한정된 원자재 수요를 줄일 수 있습니다. 원재료를 채굴하는 것도 많은 오염을 유발하기 때문에 배터리 재활용은 친환경적입니다.
- 셀 제조 현장 인근에서 재활용 공정을 한다면 원재료를 수입하는 양이 감소됩니다.
- 폐기물 처리 비용을 줄일 수 있습니다.
배터리를 재활용할 때, 사용한 배터리에서 파쇄 후 블랙 매스를 얻을 수 있습니다. '블랙 매스'는 전극 물질의 혼합물로 만들어집니다. 그 후, 블랙 매스를 원료 별로 분리해야 하므로 주원료의 침출이 진행됩니다. ('배터리 리사이클링 공정' 참조) 따라서 교반, 여과, 솔벤트 추출 및 믹싱 등의 공정이 필요합니다. 이러한 공정에서 PMH/PML과 같은 믹싱 솔루션을 사용할 수 있습니다. 침출 공정 후에는 CGS와 같은 분쇄 솔루션을 통해 분리된 원료를 미분쇄 처리할 수 있습니다. 이러한 분쇄 솔루션은 원료의 입도를 감소시켜 제품의 품질을 향상시킬 수 있습니다.
배터리를 재활용하기 위해서는 배터리를 구성하고 있는 다양한 주요 요소들이 물리적으로 분류 가능한지 평가하는 것이 중요합니다. 그리고 배터리가 분해된 후에 구성 성분 간의 분류 효율과 각각의 성분 특성을 평가하여야 합니다. STA 또는 TGA 와 GC-MS / FT-IR / QMS 를 커플링하여 성분 평가를 하실 수 있습니다.
재활용 후, 재활용된 물질의 나노 / 비정질 / 불완전결정도 특성을 분석해야 합니다. 이때 물질의 순도 측정을 위해 DSC를 활용할 수 있습니다. 또한 재활용된 물질의 안정성 평가를 위해 온도 함수에 따른 물질 거동을 DSC 또는 ARC를 활용하여 측정할 수 있습니다.