폐전지에서 99.5% 고순도 리튬 뽑아낸다…새 전지로 '탈바꿈'

리튬농축액을 활용하고 있는 지질자원연 연구진의 모습 /사진=한국지질자원연구원

폐리튬일차전지에서 순도 99.5%인 리튬을 분리하고 정제해 재활용할 수 있는 기술이 개발됐다. 기존 리튬폐액은 대부분 폐수로 방류되거나 매립되는 실정이었다. 폐액에서 뽑아낸 고순도 염화리튬은 차세대 배터리인 리튬메탈전지로 '탈바꿈'할 수 있을 전망이다.

한국지질자원연구원(지질자원연)은 류태공 자원활용연구본부 책임연구원 연구팀이 폐리튬일차전지 침출액에서 고순도 리튬을 환경친화적으로 분리·정제·전환할 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

리튬일차전지는 장기간 저장할 수 있는데다 에너지 밀도가 높고 넓은 온도 범위에서 열역학적 평형 상태를 유지한다 . 하지만 한 번 방전되면 원상태로 되돌릴 수 없다는 단점이 있다.

폐기된 리튬일차전지는 방전과 폐기에서 배출되는 리튬폐액으로 인해 처리 과정에서 많은 부대 비용이 발생했다. 리튬폐액의 대부분은 폐수로 방류되거나 매립 처리돼 환경 오염의 원인이 되곤 했다.

연구팀은 폐리튬일차전지 침출액에서 불순물을 분리하고 탄산리튬을 80% 이상 회수해 순도 99.5%의 고순도 염화리튬을 제조하는 데 성공했다. 고순도 염화리튬은 차세대 배터리로 꼽히는 리튬메탈전지로 탈바꿈도 가능할 것으로 보인다.

지질자원연은 이날 리튬일차전지 분야 선도기업인 비츠로셀과 리튬 원재료 확보를 목표로 하는 리튬메탈전지 재활용 및 리튬직접추출(DLE) 실증기술 공동개발을 위한 업무협약을 체결했다고 밝혔다.

양 기관은 △공동연구 개발과 기술 교류 △필요한 장비 및 시설의 공동사용과 연구개발 인력의 교류 △연구개발의 사업화 등을 위해 상호 협력할 예정이다.

나아가 지질자원연이 보유한 원천기술인 '해외 저품위 염호 맞춤형 리튬추출 실증화기술 개발'을 중심으로 리튬 원재료 확보가 가능한 비츠로셀에 연구 플랫폼을 구축하고 공동 연구할 계획이라고 밝혔다.

연구를 이끈 류 책임연구원은 "연구원의 자체연구사업을 통해 시험검증을 거치고 경제성 평가 등을 통해 리튬의 재자원화 사업화 모델 검토 등이 완료된 우수한 성과"라며 "폐전지와 폐수의 업사이클링 기술을 기반으로 저품위 염호에서 리튬직접추출 기술을 접목해 리튬 자원화를 앞당기겠다"라고 전했다.

이평구 지질자원연 원장은 "지질자원연의 재활용 원천기술을 적극 활용해 특정 국가 의존도가 높은 리튬 원재료에 대한 대외 의존도를 낮추는데 최선을 다하겠다"고 말했다.