LG에너지솔루션이 중국 1위 코발트 생산업체 화유코발트와 배터리 리사이클 합작법인(JV)을 설립했다. 중국 내 최초의 한중 합작 배터리 리사이클 기업이다. LG에너지솔루션은 지난 7일 오후 중국 저장성에 위치한 화유코발트 본사에서 '배터리 리사이클 합작법인 계약 체결식'을 개최했다고 8일 밝혔다. 이날 체결식에는 천쉐화 화유코발트 그룹 회장, LG에너지솔루션 구매센터장 김동수 전무 등이 참석했다. 신규 합작법인은 배터리 생산과정에서 발생하는 폐기물인 스크랩(Scrap), 수거된 폐배터리 등에서 핵심 원재료인 니켈, 코발트, 리튬 등을 추출한다. 중국 장쑤성 난징시, 저장성 취저우시에 각각 스크랩을 처리하고 폐배터리를 가공하는 전처리 공장, 재활용 메탈을 처리하는 후처리 공장을 세운다는 계획이다. 올해 본격적인 공장 건설을 시작할 예정이며 예상 가동 시기는 내년 말이다. 신규 합작법인이 생산하는 메탈은 이후 양극재 생산과정을 거쳐 최종적으로 LG에너지솔루션의 난징 배터리 생산공장에 공급될 예정이다. LG에너지솔루션은 화유코발트의 리사이클 기술력을 활용해 자원 선순환을 통한 핵심 원재료를 안정적으로 공급받을 수 있어 리사이클 부문의 고객가치 역량을 한층 더 강화
18일 한국과학기술회관서 제1회 Battery Recycling Day 2023 개최 전기차 폐배터리 리사이클링(Recycling) 산업과 관련한 주요 이슈들을 짚어보고 미래를 전망해보는 세미나가 열렸다. SNE리서치가 18일 역삼동에 위치한 한국과학기술회관에서 ‘제1회 Battery Recycling Day 2023’ 세미나를 개최했다. 이번 세미나는 급속히 커지는 전기차 시장에 비례해 성장하는 폐배터리 재활용을 주제로 한다. 성일하이텍, 세빗켐, 포스코HY클린메탈, 영풍, 에너지머티리얼즈 등 국내 주요 폐배터리 재활용 업체와 중국의 화유코발트, 미국의 Li-Cycle 등 해외 주요 폐배터리 재활용 업체의 관계자들이 발표자로 참여했다. SNE리서치에 따르면 2040년에 폐 전기차로 인해 발생하는 사용 후 배터리 발생량은 3TWh를 넘어설 전망이다. 이에 따라 발생하는 글로벌 전기차용 배터리 소재 재활용 시장 규모는 2040년 2000억 달러(한화 약 252조7600억 원)에 이를 것으로 보인다. SNE리서치 김대기 부사장은 “2040년까지 예상되는 폐기 전기차(PHEV/BEV) 대수는 약 4227만 대로, 여기에서 발생하는 폐배터리의 규모는 3339GWh에
“신재생에너지 확대로 ESS가 이차전지 주요 성장 수요 산업 될 것” “IRA, EU 배터리법 등으로 글로벌 시장 공급망 변화 불가피” 현재 우리나라의 대표적인 미래 먹거리 산업인 이차전지를 이끌고 있는 전방 산업은 단연 전기차 산업이다. 업계에 따르면, 올해 글로벌 전기차 판매량은 지난해보다 30% 넘게 증가해 1400만 대에 이를 것이란 전망이다. 2030년 예상 전기차 판매량은 3400~3500만 대로, 전체 자동차 판매 중 전기차의 비중이 40%가 넘을 것으로 예측된다. 특히 중국, 유럽, 미국 세 개 지역에서의 전기차 판매량이 전체 글로벌 수요의 90%를 넘기 때문에, 이 세 시장은 이차전지 산업에 있어 중요한 시장이 아닐 수 없다. 세 지역 간의 역학 관계에 따른 공급망 재편, 기후 위기에 따른 탄소중립 정책 등 이차전지 산업에는 다양한 요인들이 얽히고설켜 있어 복잡하고 예측이 어렵다. 27~28일 양일간 킨텍스에서 열린 2023 탄소중립산업포럼 ‘세계 전기차 배터리·충전산업 미래전략 컨퍼런스’에서는 이차전지 산업 전반의 현황을 훑어보고 이와 관련된 미래 전략 등을 들어볼 수 있었다. 삼성증권 장정훈 이사는 포럼에서 ‘글로벌 EV 배터리 전략 변화
EU, 리튬등 전기차배터리 원료 재활용 의무화…EU 이사회 승인 거쳐 시행 생산기업 공급망 실사·폐배터리 수거 규정도 유럽연합(EU)에서 이르면 2031년부터 리튬이나 코발트 등 전기차 배터리 생산에 사용되는 핵심 원료의 재활용이 의무화된다. 유럽의회는 14일(현지시간) 본회의에서 배터리 설계에서 생산, 폐배터리 관리에 대한 포괄적 규제를 담은 '지속가능한 배터리법'(이하 배터리법)을 승인했다고 밝혔다. 행정부 격인 EU 집행위원회가 2020년 12월 초안을 발의한 지 약 3년 만이다. 의회의 이날 승인으로 남은 형식적 절차인 EU 이사회 승인 및 관보 게재를 거쳐 발효된다. 배터리법은 EU 시장에서 판매되는 휴대전화를 비롯해 전기차 등 산업용에 이르기까지 업계 전반에 걸쳐 배터리의 생애주기를 관리하고 친환경성을 강화하기 위한 규제다. 그동안 전 세계적으로 전기차가 본격 보급되기 시작한 상황에서 향후 폐배터리 급증으로 발생할 수 있는 환경오염 등을 사전에 대비해야 한다는 목소리가 꾸준히 나왔다. 이에 EU는 법 발효 시점을 기준으로 8년 뒤부터는 역내에서 새로운 배터리 생산 시 핵심 원자재의 재활용을 의무화할 방침이다. 현재 법 발효에 앞서 이사회 승인만 남
광주과학기술원(GIST) 연구진이 전기화학적 표면처리를 통해 니켈 기반 화합물 촉매의 수소 발생 효율을 기존 대비 40% 이상 향상시켰다. ‘수소 발생 효율’은 발생한 수소 연료의 부피 당 필요한 전력소모량을 결정하는데, 이번 연구에서 개발된 촉매를 수전해에 활용하면 수소 연료 생산 시 전력 소모량을 약 30% 감소시켜 수소 연료 가격을 낮추는 데 기여할 것으로 기대된다. 수전해는 양극에 수소 발생 촉매와 산소 발생 촉매를 사용해 전위차를 발생시켜 물로부터 각각 수소 기체와 산소 기체를 발생시키는 장치로, 수소 연료 발생 과정에 있어 이산화탄소 등 온실가스를 발생시키지 않아 친환경 수소 연료 생산을 위한 핵심기술로 주목받고 있다. 현재 수소 발생 촉매로 활용되는 대부분의 물질은 백금을 비롯한 귀금속 촉매인데, 이러한 귀금속 촉매들은 가격이 높아 수소 연료의 가격을 높이는 주요한 원인이 되기 때문에 니켈, 코발트, 철 등의 비(非)귀금속 촉매를 개발하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 하지만 비귀금속 촉매는 백금 대비 효율이 낮아 많은 전력이 필요하고, 이는 수소 연료의 가격을 높이기 때문에 비귀금속 촉매의 수소 발생 반응 속도를 높이기 위한 연구가 필요하다.
요약 데이터 센터에서 리튬이온 배터리 사용이 보편화하고 있다. 하지만 비용과 지속가능성 측면에서 리튬이온 배터리 재활용에 관한 회의적인 시각은 계속되고 있다. 사람들은 흔히 리튬이온 배터리를 대부분 매립지에 매립한다고 생각하고, 또 재활용을 하더라도 용광로에서 소각해서 몇 가지 금속을 회수하는 것을 제외하고 모든 것을 태워버리는 것으로 생각한다. 5년 전만 하더라도 이렇게 처리하는 것이 일반적이었다. 하지만 이제는 점점 더 많은 기업이 배터리로부터 유용한 광물을 더 많이 회수하고 폐기물은 최소화하는 재활용 프로세스를 도입하고 있다. 기업은 리튬이온 배터리 재활용을 통해 지속가능성은 높아지고 배터리로부터 회수한 광물의 가치가 높아짐으로써 전반적인 재활용 비용을 상쇄하는 것이 가능해지고 있다. 이 글에서는 리튬이온 배터리 재활용을 둘러싸고 어떤 새로운 동향들이 나타나고 있고, 어떤 새로운 재활용 프로세스들이 도입되고 있으며, 새로운 프로세스들이 기존 배터리 재활용 기법과 어떻게 다르고, 어떤 리튬이온 배터리가 더 많은 가치를 회수할 수 있는지 등등을 알아본다. 배경 정보 리튬이온 배터리는 일반 스마트폰, 개인 노트북, 전동 공구에서부터 하이브리드카와 자율주행차에
미국 IRA 제정 이후 전기차 보조금 수령하기 쉽지 않아 "배터리 소재 수입선 다변화 및 대체 생산이 절실" 최근 수년간 전기차 배터리 핵심 소재인 수산화리튬과 코발트, 천연 흑연 등의 대 중국 의존도가 더욱 높아진 것으로 나타났다. 미국의 '인플레이션 감축법(IRA)' 제정으로 내년부터 배터리의 광물·부품 가운데 중국산이 다량 포함된 전기차는 미국에서 보조금을 받지 못하는 만큼 이들 핵심 소재의 중국 의존도를 낮추는 노력이 더욱 절실해진 상황이다. 물론 미국 IRA로 한국뿐 아니라 독일·일본, 심지어 미국 기업도 전기차 보조금을 수령하기가 쉽지 않아 오는 11월 미국 중간선거 이후 IRA 요건이 완화될 수 있다는 전망도 나온다. 22일 한국무역협회에 따르면, 올해 상반기 이차전지 핵심 소재인 수산화리튬(산화리튬 포함) 수입액 17억4829만 달러 가운데 중국 수입액이 14억7637만 달러로 84.4%를 차지했다. 이어 칠레 수입액이 2억2657만 달러로 13.0%, 러시아가 329만 달러로 1.7%였다. 같은 기간 코발트(산화코발트·수산화코발트·상관습 상의 산화코발트)도 전체 수입액 1억5740만 달러 가운데 중국 수입액이 1억2744만 달러로 81.0%를
'원통형'과 '리튬인산철(LFP)'이 최근 국내 전기차 배터리 시장의 핵심 키워드로 부상하고 있다. 중국산 저가형 배터리 공세에 밀려 국내 배터리 업계의 글로벌 시장점유율이 갈수록 하락하는 가운데 신규 폼팩터(형태)와 소재 다각화를 통해 새로운 시장을 개척하려는 움직임이 활발하다. 7일 업계에 따르면 파우치형과 각형에 밀려 입지가 좁아졌던 원통형 배터리가 부활 조짐을 보이고 있다. 원통형은 가장 기본이 되는 배터리 형태로, 비용과 안정성 측면에서 강점이 있는 것으로 평가된다. 하지만 공간 효율성이 떨어지고 에너지 밀도가 낮다는 점 때문에 전기차 시장에서 외면받고 주로 전동공구 등에 사용돼왔다. 실제 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 전기차 배터리 시장에서 원통형 배터리 점유율은 2018년 29%, 2020년 23%, 2022년 1분기 15.6%로 계속 하락했다. 이런 상황에서 변화를 일으킨 것은 '4680' 원통형 배터리를 채택하기로 한 테슬라였다. 4680 배터리는 시장의 판도를 바꿀 '게임 체인저'로 주목받는다. 지름 46㎜, 길이 80㎜를 뜻하는 4680 배터리는 기존 배터리보다 에너지 밀도는 5배, 출력은 6배 각각 높이고 주행거리를 16% 늘린 것이
배터리 제조에 사용되는 원자재 가격 상승이 직접적 원인 전기차 1대를 생산하는데 들어가는 평균 원자재 비용이 1000만 원을 넘었고, 2년 전과 비교해 2.5배 가까이 상승했다는 분석이 나왔다. 경제 매체 CNBC 방송은 22일(현지시간) 컨설팅회사 앨릭스 파트너스 보고서를 인용해 이같이 보도했다. 보고서에 따르면 5월 기준 전기차 1대당 평균 원자재 비용은 8255달러(1075만 원)를 기록했다. 이는 2020년 3월 당시 평균 비용인 3381달러(440만 원)와 비교해 144% 증가한 수치다. 코발트, 니켈, 리튬 등 전기차 배터리 제조에 사용되는 원자재 가격이 오르면서 전체 비용 상승을 이끌었다. 전기차뿐 아니라 내연기관 차량의 원자재 비용도 알루미늄과 철강 가격 상승 때문에 2배가량 올랐다. 내연기관 차의 원자재 비용은 2020년 3월 1779달러(232만 원)에서 올해 5월 3662달러(477만 원)로 증가했다. 앨릭스 파트너스는 자동차 회사들이 원자재 비용을 고려해 수익성에 다시 초점을 맞출 것이라며 전기차 출시가 이전과 비교해 상대적으로 느려질 것이라고 예상했다. 존 롤러 포드 최고재무책임자(CFO)는 2020년 말 전기차 머스탱 마하-E를 처음
LG에너지솔루션 컨소시엄이 동남아의 경제 대국 인도네시아의 '전기차 메카' 부상을 돕는 야심찬 구상을 공개했다. 이에 조코 위도도 인도네시아 대통령은 대규모 고용 창출과 국가 균형발전에 기여할 것이라며 전폭적인 지원을 약속했다. 인도네시아를 방문 중인 이방수 LG에너지솔루션 사장은 지난 8일 "바탕산단에 그랜드 패키지 프로젝트 핵심 공장을 투자할 수 있게 돼 기쁘다"며 이곳을 동남아의 가장 중요한 EV(전기차) 산단으로 발전시킬 구상을 갖고 있다고 밝혔다. 이 사장은 이어 이 프로젝트가 실현되면 연간 350만 대, 200기가와트시 분량의 전기차 배터리를 생산할 수 있을 것이라며 바탕산단 약 275헥타르에 공장을 조성하고 재생에너지로 공장을 운영하려 한다고 구체적인 계획을 공개했다. 이 사장은 그러면서 대량 양산이 예정된 2026년이면 전 세계 2차 전지 산업을 선도할 것이라며 바탕단지가 세계 최고의 전기차 생산 메카로 부상할 수 있도록 최선을 다해 키워나갈 것이라고 말했다. 이어 조코위 대통령에게 오는 9월에 니켈 광산의 합작법인(JV) 계약 서명 등 결실을 보도록 도와달라고 요청했다. 니켈·코발트 등 배터리 소재 보유국으로 '전기차 산업 허브'를 꿈꾸는 인
수소·연료전지연구센터 유성종 박사팀, 경희대·강원대와 공동 연구 국내 연구진이 연료전지의 촉매로 사용할 수 있는 고(高)내구성 단원자 코발트 촉매를 스프레이 열분해법을 이용해 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀이 경희대학교 김진수 교수, 강원대학교 임형규 교수 연구팀과 함께 기존 코발트 나노입자 형태 촉매보다 성능과 안전성이 개선된 단원자 코발트 촉매를 제조하는 데 성공했다고 1일 밝혔다. 연료전지에 들어가는 백금 촉매는 가격이 비싸기 때문에 연구 현장에서는 이를 대체하기 위한 철, 코발트 등 비귀금속계 촉매를 개발하려는 시도가 이뤄지고 있으나, 성능과 안정성이 아직 백금 촉매에 미치지 못하고 있다. 기존 백금 촉매를 만드는 과정에서 발생하는 금속의 뭉침 현상, 낮은 비표면적 등을 해결하기 위해 나온 단원자 촉매(원자 단위의 촉매 활성 부위 조절을 위해 제조된 촉매 소재) 공정 개발의 필요성도 제기돼 왔다. 연구진은 이런 문제들을 해결하고자 공업용 가습기를 이용한 스프레이 열분해법을 단원자 촉매 제조에 적용했다. 스프레이 열분해법은 액적(droplet)을 빠르게 열처리해 방울 모양의 입자를 얻는 방법이다. 이를
희유금속 분리 정제 기술을 바탕으로 전기차 배터리 핵심원료인 리튬·니켈·코발트 등 폐배터리 재활용 혁신기술 개발 성공 전 세계적인 친환경 에너지로의 전환에 따른 전기차 보급이 빠르게 확산되면서 전기차 배터리 원료광물의 수요와 관심이 높아지고 있는 가운데, 초기 단계에 머무르고 있는 국내외 폐배터리 재활용 기술개발 고도화의 필요성이 증대되고 있다. 한국지질자원연구원(KIGAM)은 순환자원연구센터 배터리재활용연구단 김홍인 센터장 연구팀이 폐배터리 재활용 혁신기술을 적용해 전기차 폐배터리에서 순도 높은 리튬․니켈․ 코발트 등 핵심원료를 추출, 재활용하는데 성공했다고 밝혔다. 폐배터리 재활용 기술은 희유금속 분리 정제 공정 원천 기술을 바탕으로 전기차 폐배터리에서 리튬이온전지의 원료물질(탄산리튬·황산니켈·황산코발트 등)을 다시 제조하는 혁신적인 연구기술록, 배터리 원료인 전구체로 만들어 ESS 및 전기차용 양극재로 활용된다. 지질자원연에 따르면, 추출 과정에서 양극과 음극을 분리해 침출잔사(불순물)가 발생하는 음극을 미리 분리, 배터리 분리 공정의 효율성을 높였다. 특히 폐배터리 셀 기준 98% 이상의 희소금속을 회수해 재활용할 수 있는 선도 기술로 소형 리튬이온전
한국전기연구원, 배터리 성능 저하 주범 ‘리튬 폴리설파이드’ 문제를 활성탄과 인으로 해결 경량성 및 플렉시블 성능 강화로 차세대 항공 모빌리티 활용 기대, 국제 학술지 ‘스몰’ 논문 게재 리튬황배터리(Lithium-sulfur Battery)는 니켈이나 코발트같이 비싼 희토류를 양극재로 사용하는 기존 리튬이온배터리와 달리, 자원이 풍부한 황(S)을 양극재로 사용하여 전지의 제조단가를 크게 낮출 수 있다. 또한 리튬황배터리는 이론적으로 리튬이온배터리보다 에너지 밀도가 무려 5배나 높아 차세대 배터리 대표주자로 손꼽히고 있다. 하지만 리튬황배터리에도 넘어야 할 과제가 있다. 충·방전 과정에서 리튬과 황이 만날 경우 황화리튬, 일명 ‘리튬 폴리설파이드(Lithium Polysulfides)’가 되는데, 중간 생성물인 이 리튬폴리설파이드는 전해액에 대한 높은 용해도로 인해 ‘용출 현상(polysulfide shuttle)’이 나타나 충·방전이 거듭될수록 양극 활물질이 손실되는 문제가 있다. 황이 지속적으로 전해질에 녹아, 결국에는 황의 양이 감소하는 것이다. 이는 수명과 안전성 저하와 직결되어 리튬황배터리의 상용화를 막는 가장 큰 난제 중 하나였다. 한국전기연구원(
헬로티 김진희 기자 | UNIST 에너지화학공학과 정성균 교수는 배터리 고온 작동환경에서 양극 소재 미세 구조 변화와 산소 발생 간의 상관관계를 규명했다. 특히 이 과정에서 양극 소재 성분별 산소 발생 현상을 분석해내 향후 새로운 배터리 양극 소재 설계에 도움이 될 전망이다. 이번 연구는 한국원자력연구원 김형섭 박사와 서울대 재료공학부 강기석 교수팀과 함께 진행했다. 배터리 양극에서 나오는 산소는 배터리 발화와 폭발의 주요 원인이다. 산소와 유기계 배터리 전해질이 만날 경우 고온의 작동환경과 맞물려 연소 반응이 일어날 수 있기 때문이다. 따라서 안전한 배터리 개발을 위해서는 내부에서 산소가 어떻게 발생하는지 또 얼마나 발생하는지를 알아내는 것이 중요하다. 연구팀은 산소 발생 현상과 양극 소재 미세구조 변화간의 상관관계 분석을 통해 양극 소재 내 코발트 성분 함량을 높여 산소 발생을 줄이는 새로운 설계 원리를 제시했다. 코발트가 많을수록 산소 발생의 주요 원인이 되는 암염 구조로의 상전이를 늦출 수 있기 때문이다. 상전이는 소재 내 원자(원소)들의 배열 모양과 위치가 바뀌는 현상으로, 양극 소재가 고온에 노출되면 상전이가 일어난다. 양극 소재의 성분을 구분할
헬로티 김진희 기자 | 울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 정성균 교수 연구팀이 고온 작동 환경에서의 배터리 양극 소재 미세 구조 변화와 산소 발생 간 상관관계를 규명했다고 30일 밝혔다. 연구팀은 이를 통해 배터리 양극 소재 내 코발트 성분 함량을 높여 산소 발생을 줄이는 새로운 설계 원리를 제시했다. 코발트가 많을수록 산소 발생의 주요 원인이 되는 암염 구조로의 상전이를 늦출 수 있기 때문이다. 연구팀에 따르면 배터리 양극에서 나오는 산소는 배터리 발화와 폭발의 주요 원인이다. 산소와 유기계 배터리 전해질이 만날 경우 고온의 작동 환경과 맞물려 연소 반응이 일어날 수 있다. 이 때문에 안전한 배터리 개발을 위해서는 내부에서 산소가 어떻게 발생하고, 얼마나 발생하는지를 알아내는 것이 중요하다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 배터리 온도를 높여가면서 내부 원자 배열 구조 변화와 산소 발생 현상을 실시간으로 분석했다. 중성자회절 분석 기법과 정확한 산소 발생량 분석을 위해 기체 질량 분석법을 썼다. 중성자회절 분석은 중성자 산란 길이가 원소마다 서로 달라 배터리를 구성하는 전이금속을 쉽게 구분할 수 있는 장점이 있으며, 결정 구조 내 리튬양을 정확히 측
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