[로이슈 전여송 기자] 한국에너지공과대학교(KENTECH)와 한국에너지기술연구원(KIER) 공동연구팀은 저온 플라즈마를 이용해 폐배터리에서 양극 활물질과 알루미늄 포일을 분리·회수하는 직접 재활용 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

이번 기술은 저온 플라즈마를 전극 표면에 처리해 전극 내부를 결합하고 있는 불소계 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 화학적 결합을 끊어 양극 활물질과 알루미늄 포일을 분리하는 방식이다.

연구팀은 기존 고온 건식 제련이나 습식 제련 대신 반도체 세정 공정 등에 사용되는 저온 플라즈마를 적용했다. 강산이나 유기 용매를 사용하지 않고 공정에 사용된 용액을 반복해서 사용할 수 있도록 설계했다.

연구팀에 따르면 해당 공정으로 회수한 니켈·코발트·망간(NCM) 양극재를 이용해 파우치셀을 제작한 뒤 성능을 평가한 결과, 상온에서 300회 충·방전 이후 95.7%의 용량 유지율을 기록했다. 새 양극재를 사용한 배터리의 용량 유지율은 같은 조건에서 96.2%였다.

연구팀은 회수 과정에서도 양극재의 물리·화학적 결정 구조가 유지됐으며, 기존 고온 가열 공정을 저온 플라즈마 방식으로 대체해 공정에 필요한 에너지 사용량을 줄일 수 있다고 설명했다.

이번 연구에는 KENTECH 서동한 교수와 한국에너지기술연구원 최신호 센터장이 공동 교신저자로 참여했다. KENTECH 이소영 박사과정 학생과 한국에너지기술연구원 진우영 선임연구원, 권오준 연구원이 공동 제1저자로 참여했다.

연구는 과학기술정보통신부 산하 국가과학기술연구회와 한국에너지기술평가원 등의 지원을 받아 수행됐으며 연구 결과는 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 지난 3일 게재됐다.

연구팀은 “고순도 소재의 동시 회수와 용액의 반복 재사용이 가능해, 글로벌 배터리 순환 경제를 실현할 핵심적인 상용화 기술로 발전할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr