일본산업뉴스요약

리튬이온배터리, 소각하지 않고 전극 회수
혼다 등이 재이용 기술 개발

혼다 및 JMC(Japan Metals & Chemicals)는 리튬 이온 배터리를 재이용하는 기술을 개발했다. 사용한 배터리의 전극에서 레어 메탈인 니켈과 코발트의 합금을 추출한다. 현재는 소각 처분하는 것이 일반적이지만, 리튬 이온 배터리를 사용한 하이브리드 자동차(HV) 및 전기자동차(EV)가 급속도로 증가하고 있다. 재활용 수요가 팽창하는 2025년 정도의 실용화를 목표로 처리 설비의 개발을 서두른다.

“리튬 이온 배터리를 소각하지 않고 전극을 추출하는 가능성을 발견했다.” 혼다의 자원순환추진부 아베 부장은 이번에 개발한 기술의 감상을 말했다.

리튬 이온 배터리는 니켈 수소 배터리와 비교해 가격이 높지만 고출력으로 소형화하기 쉬운 특징이 있다. 자동차 용으로 보급이 추진되는 한편, 채산이 맞는 재활용 기술의 확립이 어렵다. 현재 사용한 배터리는 소각 처분 후 도로의 보조 기층 등으로 사용되고 있다. 소각 이외에도 산으로 녹여 전기 분해하는 등으로 니켈과 코발트를 추출하는 방법이 있지만, 작업이 복잡하며 대규모 설비와 복잡한 공정이 필요해 채산이 맞지 않는다는 과제가 있다.

이번에 혼다와 JMC, 도호쿠대학이 환경성의 보조를 받아 개발한 새로운 재활용 기술의 흐름은 이렇다.

사용한 배터리를 강제 방전시킨 뒤, 배터리의 셀 내부를 세척한다. 안에 남은 전해질을 제거한다. 추출한 전극을 가열해 녹이고 식히면 니켈∙코벨트 합금과 알루미늄 등의 물질이 각각 굳는다. 그것들을 자석으로 나누어 합금만을 선별한다.

리튬 이온 배터리는 내부의 전해질이 물에 반응하면 설비의 금속을 부식시키는 경우가 있다. 도호쿠대학의 노하우를 접목시켜 용매를 사용해 셀 내부를 여러 번 세척하는 등의 개량을 더한 결과, 당초 60%였던 니켈∙코발트 합금의 회수율은 90% 이상으로 올라갔다.

니켈∙코발트 합금은 수소를 담는 성질을 가져 HV 등에 사용되고 있는 니켈 수소 배터리의 전극 및 수소저장장치 등으로 재이용할 수 있다. 현재 자원가격을 토대로 추산하면 소형 HV의 경우 1대 당 몇 천 엔 정도의 니켈∙코발트 합금을 추출할 수 있다. 이외에 설비 및 운송 비용이 소요되지만 처리비용은 줄어들 가능성이 있다.

아베 부장은 “자동차 제조사가 개발에 관련되는 것으로 자산으로 재이용하는 순환을 만드는 것이 가능하다.”고 말한다. 혼다는 배터리의 구성부품에 대해서도 재이용 가능한지 검토를 추진하고 있다. 이미 니켈 수소 배터리에서는 보수용 배터리로 17개 부품 중 10개 부품을 재이용하고 있다. 리튬 이온 배터리에서도 같은 대응을 취할 수 있을지 향후 검증한다.

재활용 기술의 실용화를 위한 다음 과제는, 처리 설비의 개발이다. 현재는 실험에서 기술의 확립을 확인하고 있지만, 향후 소형 처리 설비를 개발한다. 전국에 소형 설비를 설치할 수 있다면 사용한 배터리의 운송비용도 줄일 수 있다. 2025년 정도의 실용화를 목표로 하고 있고 환경 관련 사업자에 참가를 촉구할 예정이다.

리튬 이온 배터리를 탑재한 HV 및 EV는 환경 부하를 억제하는 목적으로 개발되었다. 단 현상은 폐차가 된 후 재활용 시스템은 불충분하다. 보급 추세를 주목하고 재활용 수법을 조기에 확립하는 것으로 주행 중 온난화 가스 배출량의 삭감에 그치지 않고, 폐차가 된 후에도 포함한 환경 부하의 저감으로 연결한다.

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