1. 리튬인산철 재활용 후 발생하는 오염 문제
전력 배터리 재활용 시장은 규모가 매우 크며, 관련 연구 기관에 따르면 중국의 폐기 전력 배터리 누적량은 2025년까지 137.4MWh에 달할 것으로 예상됩니다.
취득 리튬인산철 배터리예를 들어, 수명이 다한 전력 배터리의 재활용 및 활용에는 크게 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 단계적 활용이고, 다른 하나는 분해 및 재활용입니다.
캐스케이드 활용이란 분해 및 재조립 후 잔용량이 30%~80%인 리튬인산철 배터리를 에너지 저장과 같은 저에너지 밀도 분야에 적용하는 것을 말합니다.
분해 및 재활용은 이름에서 알 수 있듯이 리튬인산철 배터리의 잔여 용량이 30% 미만일 때 배터리를 분해하고 양극에 포함된 리튬, 인, 철 등의 원자재를 회수하는 것을 의미합니다.
리튬 이온 배터리의 분해 및 재활용은 새로운 원자재 채굴을 줄여 환경을 보호할 뿐만 아니라 채굴 비용, 제조 비용, 인건비, 생산 라인 구축 비용 등을 크게 절감하여 경제적 가치도 높습니다.
리튬 이온 배터리 분해 및 재활용은 주로 다음과 같은 단계로 이루어집니다. 첫째, 폐리튬 배터리를 수거 및 분류합니다. 둘째, 배터리를 분해합니다. 마지막으로 금속을 분리 및 정제합니다. 이렇게 회수된 금속과 재료는 새로운 배터리나 다른 제품 생산에 재사용될 수 있어 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
그러나 닝더 타임스 홀딩스(Ningde Times Holding Co., Ltd.)의 자회사인 광둥 방푸 순환 기술 유한회사(Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd.)를 비롯한 여러 배터리 재활용 업체들이 난제에 직면해 있습니다. 바로 배터리 재활용 과정에서 유독성 부산물이 발생하고 유해 오염 물질이 배출된다는 점입니다. 시장은 배터리 재활용 과정의 오염 및 독성 문제를 해결할 새로운 기술을 시급히 필요로 합니다.
2.LBNL은 배터리 재활용 후 발생하는 오염 문제를 해결할 수 있는 새로운 소재를 발견했습니다.
최근 미국 로렌스 버클리 국립 연구소(LBNL)는 물만으로 폐리튬이온 배터리를 재활용할 수 있는 새로운 소재를 발견했다고 발표했습니다.
로렌스 버클리 국립 연구소는 1931년에 설립되었으며, 미국 에너지부 과학국을 위해 캘리포니아 대학교에서 관리합니다. 이 연구소는 16개의 노벨상을 수상했습니다.
로렌스 버클리 국립 연구소에서 개발한 신소재는 퀵 릴리스 바인더(Quick-Release Binder)라고 불립니다. 이 소재로 만든 리튬 이온 배터리는 재활용이 용이하고, 환경 친화적이며, 무독성입니다. 배터리를 분해하여 알칼리수에 넣고 가볍게 흔들어 필요한 원소들을 분리한 후, 금속을 물에서 걸러내고 건조시키면 됩니다.
현재 리튬 이온 배터리 재활용 방식은 배터리를 파쇄하고 분쇄한 후 소각하여 금속과 원소를 분리하는 과정으로, 심각한 독성을 유발하고 환경 질이 좋지 않습니다. 하지만 새로운 소재는 이와 비교하면 하늘과 땅 차이입니다.
2022년 9월 말, 이 기술은 R&D 100 어워드에서 2022년 전 세계에서 개발된 100대 혁신 기술 중 하나로 선정되었습니다.
리튬 이온 배터리는 양극과 음극, 분리막, 전해질, 구조 재료로 구성되어 있다는 것은 잘 알려져 있지만, 이러한 구성 요소들이 리튬 이온 배터리에서 어떻게 결합되는지는 명확히 밝혀지지 않았습니다.
리튬 이온 배터리에서 배터리 구조를 유지하는 데 중요한 소재는 접착제입니다.
로렌스 버클리 국립 연구소 연구원들이 발견한 새로운 속효성 결합제는 폴리아크릴산(PAA)과 폴리에틸렌이민(PEI)으로 구성되어 있으며, PEI의 양전하를 띤 질소 원자와 PAA의 음전하를 띤 산소 원자 사이의 결합으로 연결되어 있습니다.
퀵 릴리스 바인더를 수산화나트륨(Na+OH-)을 함유한 알칼리수에 넣으면 나트륨 이온이 접착 부위로 갑자기 들어가 두 폴리머를 분리합니다. 분리된 폴리머는 액체에 용해되어 내부에 내장된 전극 구성 요소를 방출합니다.
비용 측면에서 볼 때, 리튬 배터리의 양극 및 음극 전극 제조에 사용되는 이 접착제의 가격은 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 접착제의 약 10분의 1 수준입니다.
게시 시간: 2023년 4월 25일