알틸륨, LFP와 NMC 배터리 재활용 기술 발표

그린 리튬(Green Lithium)과 함께 지난 2022년 영국 최초의 대규모 리튬 정제공장으로 출발한 알틸륨 메탈스(Altilium Metals)가 리튬 배터리 재활용은 물론 리튬인산철(이하 LFP) 배터리도 재활용하는 기술을 선보였다고 클린테크니카가 13일(현지시각) 전했다.

알틸륨은 오래된 전기차 배터리를 새로운 전기차 배터리에 직접 재사용하기 위해 CAM(양극활물질) 및 고니켈 P-CAM로 재활용 및 업사이클링하는 영국의 유일한 회사다. CAM은 양극활물질(cathode active materials)의 이니셜로, P-CAM은 코발트, 니켈 같은 금속물질이 혼합된 가루형태의 CAM이다.

에코캐소드(EcoCathode™)라고 이름붙인 알틸륨의 기술은 LFP 배터리를 성공적으로 처리하여 리튬의 97% 이상을 회수하여 지속 가능한 배터리 생산 및 재활용에 큰 진전을 이뤘다. 고효율로 리튬을 회수하는 것은 2030년까지 전 세계 시장의 40% 이상을 차지할 것으로 예상되는 LFP 배터리 재활용의 경제성을 향상시킬 수 있다. 

에코캐소드 공정을 사용하는 알틸륨의 최신 CAM은 배터리의 수명을 연장하는 동시에 순수 원자재에 비해 탄소 배출량을 60%, 비용을 20% 줄여 보다 효율적이고 환경 친화적인 배터리를 개발할 수 있게 됐다. 

또한, 알틸륨은 영국의 공립 이공계 종합대학인 임페리얼칼리지 런던(Imperial College London)에서 테스트하기 위해 오래된 NMC111 배터리 화학 물질과 스크랩에서 복구한 최신 세대의 CAM을 제공했다. 이것은 알틸륨이 혼합된 리튬 스크랩 스트림에서 고급 NMC 622 고니켈 화학 물질을 생산한 최초의 사례라고 한다. 

알틸륨은 이제 LFP 및 NMC(리튬니켈망간) 배터리를 모두 재활용할 수 있는 능력을 입증했다. 이는 영국에서 배터리 소재에 대해 경제적으로 실행 가능한 순환 경제를 개발하는 데 중요하다. 저비용 LFP 배터리가 더욱 널리 보급됨에 따라 배터리 재활용 기업은 전통적으로 재활용업체에게 덜 매력적이었던 LFP 배터리 화학 물질을 처리하는 방법을 찾아야 하는 상황이다. 

영국 티스사이드(Teesside)에 들어설 알틸륨 최초의 대규모 재활용 시설은 LFP를 포함한 배터리 화학 물질의 혼합 공급을 처리하도록 설계됐다. 

리튬, 니켈, 망간, 코발트를 함유한 NMC 배터리는 현재 영국에서 지배적인 배터리 소재다. 그러나 인산철리튬을 양극재로 사용하는 LFP 배터리는 니켈, 코발트 등 희소 소재에 대한 의존도를 줄이려는 자동차 OEM 및 배터리 제조업체에서 점점 인기를 얻고 있다.

LFP 배터리로의 철과 인산염은 니켈과 코발트보다 가치가 낮아서 경제성이 낮다. 따라서 LFP 배터리는 현재 재활용될 가능성이 적다. 이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 고부가가치 소재이며 새로운 CAM 생산에 재사용할 수 있는 리튬을 더 많이 재활용하는 것이다. 그런데 알틸륨은 이번에 LFP배터리에서 리튬을 97% 이상 회수해서 경제성을 입증했다. 리튬의 고효율 회수는 최소 재활용 효율 80% 목표를 설정한 EU 배터리 규정에도 부합한다. 

또한, 알틸륨은 새로운 양극재 생산에 재사용하기 위해 흑연을 재활용할 수 있어 경제성이 더욱 향상됐다. 철과 인산염은 가치가 덜하지만 여전히 회수해서 다른 산업에서 재사용할 수 있다. 

넷제로 기술 프로젝트에 자금을 지원하는 비정부기구인 추진시스템기술센터(Advanced Propulsion Centre)에 따르면, 영국의 배터리 수요는 2030년까지 연간 91GWh에 도달하여 연간 120만 대의 전기차 생산을 지원할 것으로 예상된다. 이러한 수요를 충족시키기 위해 영국은 연간 16만3000톤의 CAM이 필요하다고 한다. 

그런데, 현재 영국에는 대규모 CAM 제조 능력이 없다. 알틸륨의 티스사이드 재활용 공장은 연간 3만톤의 CAM을 생산할 예정이다. 이는 2030년까지 영국에서 생산되는 새로운 전기차의 20%에 전력을 공급할 수 있는 양이다. 

배터리 폐기물을 흑색 덩어리에서 CAM으로 처리하면 재료의 가치가 높아진다. 또한, 중국으로부터 수입되는 자재에 대한 의존도를 줄이고 영국 운송 부문의 탈탄소화를 도울 수 있다.