일렉트라, 배터리 재활용 시험 성공...북미 최초 40톤 규모의 블랙매스 처리

리사이클리코에 이어 이번에도 캐나다 업체가 배터리 소재의 재활용 시험에서 성공했다.

현재 북미 유일의 황산코발트(cobalt sulfate) 정제소를 건설하고 있는 일렉트라 배터리 머티리얼즈(Electra Battery Materials)는 2일(현지시각) 배터리 재료 재활용 시험의 성공에 대한 최신 정보를 제공했다고 환경리더가 3일(현지시각) 전했다.

공개한 내용은 폐배터리에서 고부가 원료를 회수할 수 있고, 판매 가능한 금속의 함량이 증가했으며, 시약 사용량이 감소했다는 내용 등이다.

일렉트라는 달성한 성공으로 정제소에서 블랙 매스(Black Mass) 재료를 계속해서 처리할 예정이다.

블랙 매스는 폐배터리를 분쇄했을 때 발생하는 검은색 가루다. 블랙 매스를 적절히 처리하면 배터리용 양극재 주요 광물인 니켈, 망간, 코발트, 리튬 등 귀중한 금속 등을 추출할 수 있어서 폐배터리 재활용 산업 분야의 핵심 원료다.

즉, 블랙 매스에서 고부가 원료를 회수하면 재활용하여 새로운 리튬 이온 배터리를 생산할 수 있다.

일렉트라의 CEO 트렌트 멜(Trent Mell)은 "공장 규모의 블랙 매스 테스트 결과가 기대 이상으로 좋다"며, "수소금속 공정 개선 및 시약 소비량 감소와 함께 니켈, 코발트 및 망간의 회수율이 지속적으로 개선되고 있다. 블랙 매스 재활용 전략을 가속화함에 따라 정제 제품을 배터리 등급 품질로 업그레이드하는 것뿐만 아니라 업스트림 배터리 스크랩 파쇄를 포함하는 것으로 확대됐다. 9개월 동안 운영해 온 시범 공장의 결과 보고서를 발표할 것으로 예상되지만 최근 성공을 기반으로 시범 공장 운영을 연장하기로 결정했다"고 말했다.

이번에 일렉트라가 시험에 성공한 블랙 매스 재활용 시험을 요약하면 아래와 같다.

▲일렉트라는 현재까지 40톤의 블랙 매스를 공장 규모 환경에서 처리했으며, 이는 북미에서 최초로 추정된다.

▲2022년 12월 말에 시험을 시작한 이후 목표로 한 모든 금속 회수율이 개선됐다.

▲특히 망간의 회수율은 실험실 환경에서 달성한 결과보다 50% 이상 향상됐다.

▲재활용 공정에서 생성된 니켈-코발트 혼합 수산화물 침전물(이하 MHP)에 포함된 금속 함량은 시험을 시작한 이후 5~10% 범위에서 증가하고 있다.

MHP는 비교적 적은 비용으로 배터리에 필요한 니켈과 코발트 황산염으로 정제할 수 있는 라테라이트에서 생성되는 중간 생성물이다.

MHP에 함유된 금속 함량이 높으면 그만큼 재활용할 수 있는 금속량도 늘어나므로 경제성을 향상된다.

▲현재까지 약 20톤의 MHP 제품이 고객에게 배송됐다.

▲시약 요구 사항이 감소했고 일부 경우 대안적으로, 비용이 덜 드는 시약이 전체 금속 회수 개선을 위해 사용됐다. 더욱이, 시약 첨가물 중 일부는 공정 내에서 전체 불순물 수준을 감소시켰다.

일렉트라는 지금까지 달성한 결과를 바탕으로 정제소에서 블랙 매스 소재를 계속 가공하여 공정을 더욱 개선하고 고객에게 판매 가능한 제품을 지속적으로 공급하기로 결정했다.

일렉트라의 프로젝트 개발 부사장인 마크 트레비시올(Mark Trevisiol)은 "현재 재활용 리튬 이온 배터리로부터 모든 중요 금속을 회수하고 있는 북미의 유일한 공장 규모 운영자로서, 우리가 이룬 성과를 매우 자랑스럽게 생각한다"고 말했다.

아울러 트레비시올 부사장은 "처리 용량을 확장하는 목표로 블랙 매스 재료를 계속 처리하기로 결정함에 따라, 우리는 이제 공정을 더욱 개선하고 배터리 등급의 품질 제품을 목표로 할 계획"이라고 밝혔다.

일렉트라는 2022년 12월 말 블랙 매스 테스트를 시작했으며, 재료를 일괄 처리 모드로 처리하여 리튬, 니켈, 코발트, 망간, 구리 및 흑연이 포함된 제품을 성공적으로 추출했다. 일렉트라의 테스트는 캐나다 토론토 북쪽에 있는 정제소에서 진행되고 있다.

일렉트라에 의하면, 코발트 정제소가 건설 중이지만 정제소 단지에 핵심 장비를 새로 단장하고 설치하면 재활용 테스트가 건설 활동과 함께 진행될 수 있다고 한다.

중요 광물에 대한 높은 수요와 니켈 및 코발트와 같은 금속의 공급 부족을 고려할 때, 재활용 블랙 매스는 점점 더 전기차 배터리 공급망에서 중요해질 것으로 보인다.

맥킨지 컨설팅(McKinsey & Company)의 데이터에 따르면, 재활용을 위한 사용 가능한 배터리 재료는 2040년까지 매년 20% 성장할 것으로 예상된다.