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Jul 29, 2023

리튬을 지배하는 세 가지 기술

캠브리지, 영국 - 리튬 이온 배터리에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 수명 종료를 포함한 전체 수명 주기 동안 지속 가능성을 관리해야 할 필요성이 점점 더 커지고 있습니다.

캠브리지, 영국 - 리튬 이온 배터리에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 수명 종료를 포함한 전체 수명 주기 동안 지속 가능성을 관리해야 할 필요성이 점점 더 중요해지고 있습니다. 배터리를 재활용하면 코발트, 리튬, 니켈과 같은 귀중한 금속을 다시 얻을 수 있습니다.

사용된 재활용 기술에 따라 이러한 공정에서 얻은 재료를 새로운 배터리 제조에 다시 도입하려면 추가 정제 또는 가공이 필요할 수 있습니다.

IDTechEx의 기술 분석가인 Conrad Nichols는 "배터리 제조업체는 금속 가격 변동을 완화하고 재료 공급을 국내화하기 위해 재활용을 통해 생산된 재료를 조달하는 데 열중하고 있습니다."라고 말합니다. 수명이 다한 리튬 이온 배터리의 양이 계속 증가함에 따라 재활용업체는 재활용 수요를 충족하기 위해 새로운 공장 건설을 통해 재활용 용량을 지속적으로 확대할 것입니다.”

IDTechEx의 새로운 보고서는 현재 사용되는 세 가지 핵심 기술인 기계, 건식 야금 및 습식 야금 재활용을 분석합니다.

기계적 처리는 가장 간단한 기술입니다. 이는 전 세계적으로 많은 업체에서 사용되며 일반적으로 리튬 이온 배터리 재활용의 초기 단계입니다. 이는 EV 배터리 팩 설계의 차이로 인해 수동으로 수행되는 분해 단계로 시작되는 경우가 많습니다. 그러나 숙련된 인력이 필요합니다.

분해 후 일반적인 단계에는 파쇄, 분쇄 및 파쇄가 포함됩니다. 이는 고가의 재료를 분해하여 포일 및 케이싱에서 분리합니다. 이 재활용 단계는 불활성 대기에서 수행되어야 합니다. 종종 체질은 매우 미세한 분말로 구성된 전극 재료에서 집전체, 케이싱 및 분리기의 큰 조각을 분리하는 데 사용됩니다.

Nichols는 “이로 인해 흑색 덩어리가 생성되며, 이는 배터리 등급 금속염을 생산하기 위해 습식 야금 또는 건식 야금 처리를 통해 추가 정제가 필요합니다.”라고 설명합니다. “유럽과 북미 지역의 대다수 플레이어는 현재 기계적 재활용 기능만 보유하고 있습니다. 따라서 대부분의 재활용 업체는 새로운 배터리 제조에 도입할 준비가 된 배터리 등급 재료를 생산할 능력이 없습니다. 이 검은 덩어리는 일반적으로 이러한 능력을 갖춘 아시아 태평양 지역의 재활용업체로 운송됩니다."

건식야금(Pyrometallurgy)은 배터리 재료를 추출하기 위해 열을 사용하는 것을 의미합니다. 이 공정은 일반적으로 전기 아크 또는 용광로에서 수행되며 전처리가 거의 필요하지 않습니다. 또한 이러한 유형의 재활용은 배터리 화학에 구애받지 않습니다. 니켈-금속 수소화물, 니켈-카드뮴 및 리튬 이온 배터리와 같은 다양한 금속 함유 폐기물을 공급원료로 수용할 수 있습니다.

"그러나 이 공정은 자본 요구 사항이 높고 에너지 집약적이며 배출 가스 청소가 필요합니다."라고 Nichols는 지적합니다. “Pyrometallurgy는 리튬, 망간, 알루미늄을 함유한 슬래그 스트림뿐만 아니라 혼합 금속 합금을 생산합니다. 따라서 모든 가치 있는 금속을 배터리 등급으로 다시 얻으려면 추가 습식 야금 처리가 필요합니다.”

습식 야금 기술은 흑색 덩어리를 직접 재활용하거나 건식 야금으로 생산된 합금을 정제하여 배터리 등급 금속염을 형성하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 염은 새로운 양극 전구체 제조에 다시 도입될 수 있으므로 기계적 재활용을 통해 대량 생산된 흑색보다 더 높은 가치를 갖습니다. 습식 야금 재활용에서는 침출, 용매 추출 또는 침전 단계를 사용하여 기계적 재활용을 통해 배터리 등급 염 형태로 생성된 흑색 덩어리에서 니켈 및 코발트와 같은 금속을 선택적으로 추출할 수 있습니다.

Nichols는 "수압 야금 재활용의 주요 이점은 더 많은 가치 있는 금속을 회수할 수 있고 건식 야금 재활용보다 에너지 집약도가 낮다는 것입니다."라고 말합니다. “시약 비용과 높은 물 소비량도 몇 가지 단점을 야기합니다. 그러나 일부 재활용업체에서는 효율성을 극대화하기 위해 재활용 과정을 통해 물을 여러 번 순환시킬 수 있다고 [주장]합니다.