폐배터리 고성능 배터리로 재활용한다…안정성·효율성 모두 확보
||2025.05.14
기존 양산 장비만으로 다 쓴 배터리를 고성능 배터리로 재활용하는 기술이 개발됐다.
한국연구재단은 윤문수 가천대 교수 연구팀이 폐배터리를 고에너지 밀도의 니켈 리치(NCM811) 양극재로 재생하는 공융염 기반 준액상 업사이클링 공정을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구는 주 리 미국 매사추세츠공과대(MIT) 교수 연구팀 및 얀하오 동 칭화대 교수 연구팀과 공동 연구를 통한 성과다.
폐배터리 업사이클링 기술은 그동안 기술적 한계점이 존재하고, 산업적 성숙도가 낮아 직접적인 산업화에 어려움이 따랐다.
연구팀은 기존 고체상 직접 재활용 방식이 갖는 여러 기술적 한계를 극복, 기존 배터리 제조 라인과 호환되면서도 간단하고 효과적인 준액상 환경 기반 업사이클링 전략을 제시했다.
공융염 혼합물을 공자전 혼합기를 이용해 수 분 내 국소적 용융 상태로 유도하면 공융염이 준액상 상태가 된다. 이를 사용 후 양극 소재 결정립계에 선택적으로 침식하게 만들면 입자 간 접촉면을 균일하게 만들 수 있게 되는데, 이 과정을 거치면 손상된 결정 구조가 재배열되고 입자가 균일하게 성장하면서 단결정 형태의 고성능 NCM811 양극 소재 합성이 가능해진다.
단결정 NCM811 양극재는 기존 건식 직접 재활용 샘플 대비 더 높은 용량(198mAh/g)과 높은 쿨롱 효율(87.3%)을 달성했다.
700mAh급 파우치셀 테스트에서는 300사이클 후에도 88.1% 용량을 유지하며 산업적 실용 가능성도 확인했다.
윤문수 교수는 “특별한 장비 없이도 기존 양산 장비만으로 폐배터리 양극소재를 손쉽게 고성능 단결정 양극으로 재생할 수 있다는 점에서 업사이클링의 상용화를 앞당길 수 있는 의미 있는 기술”이라고 말했다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
