리튬일차전지는 한 번 방전되면 본래 상태로 되돌릴 수 없다는 단점이 있지만, 장기간 저장이 가능하고 에너지 밀도가 높으며, 온도 가역이 넓어 최근에는 리튬이차전지만큼이나 많이 사용되고 있다.
한국지질자원연구원(원장 이평구, KIGAM) 자원활용연구본부 류태공 박사(책임연구원) 연구팀이 폐리튬일차전지 침출액에서 고순도의 리튬을 환경친화적으로 분리‧정제‧전환할 수 있는 기술을 개발했다.
그동안 폐리튬일차전지는 성능의 우수성과는 별개로, 방전과 폐기로 나오는 리튬폐액 때문에 처리 과정에서 많은 부대적 비용이 발생했다. 특히 재활용 기술의 부재로 리튬폐액의 대부분이 폐수로 방류되거나 매립처리하고 있어 환경 오염의 문제도 심각하다.
류태공 박사 연구팀은 이러한 점에 착안하여 폐리튬일차전지 침출액에서 불순물을 분리하고 탄산리튬(회수율 80% 이상)을 거쳐 고순도 염화리튬(순도 99.5% 이상)을 제조하는데 성공했다. 고순도 염화리튬은 용융점 전해를 거쳐 차세대 배터리로 꼽히는 리튬메탈전지로 탈바꿈이 가능하다.
이러한 기술의 우수성 덕분에 15일(목), KIGAM은 리튬일차전지 분야 선도기업인 ㈜비츠로셀(대표 장승국)과 비츠로셀 서울사무소에서 ‘리튬 원재료 확보를 목적으로 하는 리튬 메탈전지 재활용 및 리튬직접추출(DLE:Direct Lithium Extraction) 실증기술 공동개발을 위한 업무협약’을 체결했다.
양 기관은 ▲공동연구 개발과 기술 교류, ▲필요한 장비 및 시설의 공동사용과 연구개발 인력의 교류, ▲연구개발의 사업화 등을 위해 상호 협력할 예정이다.
더 나아가 두 기관은 KIGAM의 원천기술인 ‘해외 저품위 염호 맞춤형 리튬추출 실증화기술 개발’을 중심으로 리튬 원재료 확보가 가능한 ㈜비츠로셀에 연구 플랫폼을 구축하고 공동 연구할 계획이다.
류태공 박사는 “이번 기술개발의 성공은 KIGAM의 자체연구사업을 통해 시험검증을 거치고 경제성 평가 등을 통해 리튬의 재자원화 사업화 모델 검토 등이 완료된 우수한 성과라고 할 수 있다.”고 말하며, “폐전지와 폐수의 업사이클링 기술을 기반으로 저품위 염호에서 리튬직접추출 기술을 접목해 리튬 자원화를 앞당기겠다.”고 포부를 밝혔다.
한국지질자원연구원 이평구 원장은 “KIGAM의 재활용 원천기술을 적극 활용해, 특정 국가 의존도가 높은 리튬 원재료에 대한 대외 의존도를 낮추는데 최선을 다하겠다.”고 밝히며, “국내 배터리 소재 기업과의 다양한 협업을 통해 환경 친화적인 연구기술로 리튬 등 핵심광물 원재료를 확보하고 공급하는데 앞장서겠다.”고 말했다.
