리튬이온 배터리 재활용

SEI 캠퍼스의 학생과 강사들은 리튬 배터리 재활용에 관해 많은 논의를 해왔습니다. SEI의 연구실 관리자이자 강사인 Alex Jahp는 이 주제에 관해 학생과 교직원을 위한 몇 가지 정보를 정리할 수 있었습니다.

보고 대상 | 솔라 에너지 인터내셔널

SEI 캠퍼스의 학생과 강사들은 리튬 배터리 재활용에 관해 많은 논의를 해왔습니다. SEI의 연구실 관리자이자 강사인 Alex Jahp는 이 주제에 관해 학생과 교직원을 위한 몇 가지 정보를 정리할 수 있었습니다. Alex는 2015년 SEI 과정을 통해 태양광 분야 경력을 시작했으며 이제 Paonia Lab Manager로서 태양광 기술에 대한 그의 지속적인 학습과 사려 깊은 참여를 통해 우리 모두는 혜택을 누리고 있습니다. 리튬(리튬 이온) 배터리 재활용 상태, 프로세스 및 확장 장벽에 대한 간략한 개요는 태양광의 지속 가능성에 대한 더 많은 논의와 인류의 기하급수적 영향을 관리하는 방법에 대한 이해를 높이는 데 도움이 될 것입니다.

출처 : 리셀센터

리튬이온 배터리 재활용은 에너지 전환 과정에서 채굴을 최소화하고 미래에 적절한 재료 가용성을 보장하는 데 매우 중요합니다. PV 모듈, 배터리, 풍력 터빈 등을 생산하기 위해 광물을 공급하려면 상당한 채굴이 필요하기 때문에 재생 가능 에너지로의 전환이 친환경적이지 않다는 점에 대해 많은 논의가 있었습니다. 희토류 채굴은 합법적이지만, 재생 에너지 생산에 필요한 재료의 양과 필요한 중단은 화석 연료 연소에 비해 생산된 에너지 단위당 비교할 때 미미합니다. 석탄 발전을 위해서는 동일한 양의 에너지를 생산하기 위해 태양광 발전보다 중량 기준으로 2,000배 더 많은 재료 투입이 필요합니다1.

현재 배터리에 사용되는 리튬 중 1% 미만이 재활용되고 있으며, 결과적으로 신제품에 포함되는 리튬은 1% 미만입니다2. 역사적으로 리튬 이온 배터리 재활용의 주요 목적은 가치가 높은 코발트를 회수하는 것이었습니다. 다른 모든 것은 부차적인 것이었습니다. 결과가 다양한 리튬 이온 배터리 재활용 프로세스가 있습니다. 프로세스 구성 요소는 사용 가능한 재료의 수량 및 특성, 회수할 수 있는 재료의 가치와 같은 요소에 따라 다양한 방식으로 결합될 수 있습니다3.

파이로 공정 재활용(제련) - 재료 재활용률이 가장 낮음 고온 야금은 Co 및 Ni와 같은 전이 금속이 산화물에서 금속으로 환원되고 혼합 금속 합금으로 회수되는 산화 및 환원 반응을 촉진하기 위해 고온을 사용합니다. 그런 다음 금속은 습식 야금법으로 분리되어 새로운 음극 재료를 만드는 데 사용될 수 있습니다. 알루미늄, 양극, 전해질 등 기타 재료는 제련소에서 산화되어 공정에 연료를 공급합니다. 알루미늄과 산화리튬은 결국 슬래그로 남게 되며 일반적으로 회수되지 않습니다3. 이 방법은 효과적이지만 일반적으로 배터리에서 발견되는 흑연, 알루미늄, 리튬 및 플라스틱을 제외하고 재료의 40~50%만 회수합니다4.

수력 공정 재활용(침출) – 중간 비율의 재료 재활용 습식 야금술은 산을 사용하여 음극과 같은 고체에서 이온을 용해시켜 용액에 이온 종의 혼합물을 생성합니다. 이들은 침전이나 용매 추출을 통해 회수할 수 있으며, 다른 회수된 물질과 반응하여 새로운 양극 물질3을 생성할 수 있습니다. 이 공정을 직접 재활용과 결합하면 약 80-100%의 재료를 회수하는 데 사용할 수 있습니다4.

직접 재활용(물리적 분해) – 최고 수준의 재료 재활용률직접 재활용은 화학적 변화를 일으키지 않고 분리된 물질을 회수하는 중력 분리와 같은 물리적 공정을 통해 흑색 덩어리(세포 파쇄에서 나온 활성 물질 분말)의 다양한 구성 요소를 분리하여 최소한의 처리로 재사용 가능한 양극재의 회수를 가능하게 합니다.