폐배터리의 처리방법 - 재사용과 재활용

폐배터리의 처리방법으로는 재사용과 재활용이 있습니다.

 

 

출처 : LG에너지솔루션

 

재사용(Re-Use) 과 재활용(Re-Cycling)

전기차의 배터리는 대략 전기용량이 70%정도 되면 자동차용으로 사용이 부적합하다고 앞서 이야기한바 있습니다.

이렇게 나온 폐배터리의 처리는 재사용 또는 재활용됩니다.

 

재사용은 말그대로 다시 사용한다는 말입니다. 몰론 다시 자동차의 배터리로 쓴다는 것은 아닙니다. 전기차에서 분리된 배터리는 ESS(Energy Storage System), 에너지 저장장치의 전원으로 쓰입니다. ESS는 전기차에 비해 배터리의 성능이 저하되어도 전기를 저장하는데는 별 문제가 되지 않습니다.

재활용은 재사용하기에도 부적합한 배터리 또는 생산과정에서 불량으로 처리된 배터리들을 분해,파쇄의 공정을 거처 배터리의 원재료인 리튬,코발트등 희소금속과 니켈,아연,구리,망간,아연,철,주석등을 추출합니다.

 

재사용은 전기자동차같은 중대형 전지에 적용합니다.그리고 소형전지등은 방전시스템을 거쳐 안전하게 처리한 후 금속을 회수하고 있습니다.

 

재사용과 재활용의 장단점

전기자동차의 배터러는 셀,모듈,팩으로 되어있습니다. 가장 단위가 셀이고 팩이 큰 단위입니다.

재사용을 위해서는 배터리를 해체해서 사용하는데 팩은 비교적 해체가 쉽고 비용도 저렴하고 바로 단순조합으로 ESS로 생산이 가능한 장점을 가지고 있으며, 팩 안에 특정모듈 및 셀이 불량일 경우 ESS의 성능이 떨어지는 점과 배터리 팩의 형태가 각 제조사마다 다르기 때문에 ESS의 제품으로 적용하는데 제한적인 단점을 가지고 있습니다.

모듈도 팩과 같은 장단점을 가지고 있습니다.

셀로 분해를 할 경우 해당 불량셀에 대한 대처가 가능하고, 다양한 형태의 ESS 구성이 가능한 장점이 있고,단점으로는 해체비용이 많이 발생하고 많은 시간이 소요됩니다. 해체는 화재의 위험이 있기 때문에 하나하나 수작업으로 작업해야 합니다.배터리의 형태가 각 제조사마다 다르기 때문에 자동화하기엔 무리가 있습니다.

 

 

폐배터리 재사용,재활용 과정

전기자동차 폐배터리 재사용(Re-Use) 과정은 다음과 같습니다.

폐배터리의 입고 > 배터리 팩 세척 및 외관검사 > 배터리 팩 분석 > 배터리 팩,모듈 분해 > 모듈 분석 > 평가 및 등급 분류 > 포장 및 출고 >  ESS 생산

 

전기자동차 폐배터리 재활용(Re-Cycling) 과정은 다음과 같습니다,

전처리 과정은

폐배터리 방전 - 폐 리튬이차전지 방전을 통해 폭발위험을 제거

폐배터리 파쇄 - 폐배터리를 분쇄기에 넣고 파쇄

자성 및 비중선별 - 자석 및 무게로 외장캔, 분리막 및 양극,음극 등 분류

후처리 과정은

CoSO4 및 MnSO4 회수 - 황산(H2SO4)용액으로 황산코발트(CoSO4) 및 황산망간(MnSO4) 회수

Ni 회수 - 전해공정으로 니켈(Ni)회수

Co,LiPO3 회수 - 각 용객으로부터 고체상태의 고순도 Co,Ni 회수

 

재활용 처리공정

재활용 처리공정은 습식 방식과 혼합 방식이 있습니다.

습식 방식은 전처리 공정 후 침출을 통해 철과 알루미늄 등을 분리 후 녹여서 금속을 추출합니다.

혼합 방식은 건식 방식으로 폐배터리를 제련을 통해 녹인 후 매트와 슬래그로 구분한 후 매트에서는 습식 방식으로 금속을 추출합니다. 습식과 혼합 방식의 차이는 분말울 만들때 까지의 공정이 다릅니다.

 

습식처리공정은 우리나라 폐배터리 대표기업인 성일하이텍에서 사용하는 방식입니다.

회수금속은 코발트,니켈,망간,리튬이고 전처리공정이 필요하고 설비비는 낮으며 소용량 처리가 가능합니다.

홉합처리공정은 Umicore 가 사용하는 방식입니다.

회수금속은 코발트,니켈이고 전처리공정이 필요없으며 설비비가 많이 들어가며 대용량 처리에 적합합니다.