‘더 오래가는’ 재활용 리튬이온 배터리 미국서 개발
고재원 동아사이언스 기자
입력 2021-10-25 03:00 수정 2021-10-25 03:00
기존 배터리와 에너지 밀도 비슷
전기차 폐배터리 문제 해소 기대
전기자동차가 탄소배출을 줄이기 위한 대안으로 떠올랐지만 수명이 다한 폐배터리로 인한 환경오염은 또 다른 골칫거리다. 매립할 경우 폐배터리에서 나온 전해액과 전극에 사용한 중금속이 토양과 지하수를 오염시키고 소각할 경우 유해물질을 배출한다. 환경부에 따르면 국내 전기차에서 나오는 폐배터리는 지난해 275개에 머물렀지만 전기차 보급이 늘면서 2025년 연간 3만1695개, 2030년 10만7520개로 급증할 것으로 전망된다.
미국 우스터폴리테크닉대 기계공학과 얀 왕 교수 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 수명을 33∼53% 끌어올리고 환경오염 영향을 줄인 재활용 리튬이온 배터리를 개발했다고 국제학술지 ‘줄’을 통해 16일 발표했다.
리튬이온 배터리는 양극과 음극, 전해질, 분리막으로 구성된다. 연구팀은 폐배터리를 파쇄한 다음 포장재와 내부의 알루미늄, 구리선, 플라스틱을 각각 분리하고 남은 물질을 용해시키는 방법을 개발했다. 이런 방식으로 음극 소재로 쓰인 흑연과 탄소, 양극 소재로 쓰인 니켈과 망간, 코발트가 각각 분리된다.
연구팀은 양극 소재에서 추출된 3종의 중금속을 같은 비율로 혼합한 다음 다공성 미세구조를 형성했다. 리튬이온의 이동을 용이하게 하기 위해서다. 리튬이온 배터리는 방전 과정에서 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동하면서 전기를 생산하는 원리로 작동한다. 연구팀은 “재활용해 만든 배터리는 기존 배터리와 유사한 수준의 에너지 밀도를 보이면서 더 긴 수명을 가진다”며 “최대 1만1600번 충전과 방전이 가능하다”고 말했다. 왕 교수는 2015년 배터리를 재활용하는 스타트업 ‘배터리 리소스’를 설립했다. 2022년에는 1만 t 이상의 폐배터리를 처리하는 공장의 문을 연다.
이번 기술 개발에는 왕 교수팀 외에도 미국 에너지부와 자동차회사 포드로 구성된 미국 배터리 개발 컨소시엄 ‘USABC’, 미국 배터리 회사 ‘에이123 시스템스’ 소속 연구자들도 참여했다.
고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com
전기차 폐배터리 문제 해소 기대
전기자동차가 탄소배출을 줄이기 위한 대안으로 떠올랐지만 수명이 다한 폐배터리로 인한 환경오염은 또 다른 골칫거리다. 매립할 경우 폐배터리에서 나온 전해액과 전극에 사용한 중금속이 토양과 지하수를 오염시키고 소각할 경우 유해물질을 배출한다. 환경부에 따르면 국내 전기차에서 나오는 폐배터리는 지난해 275개에 머물렀지만 전기차 보급이 늘면서 2025년 연간 3만1695개, 2030년 10만7520개로 급증할 것으로 전망된다.
미국 우스터폴리테크닉대 기계공학과 얀 왕 교수 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 수명을 33∼53% 끌어올리고 환경오염 영향을 줄인 재활용 리튬이온 배터리를 개발했다고 국제학술지 ‘줄’을 통해 16일 발표했다.
리튬이온 배터리는 양극과 음극, 전해질, 분리막으로 구성된다. 연구팀은 폐배터리를 파쇄한 다음 포장재와 내부의 알루미늄, 구리선, 플라스틱을 각각 분리하고 남은 물질을 용해시키는 방법을 개발했다. 이런 방식으로 음극 소재로 쓰인 흑연과 탄소, 양극 소재로 쓰인 니켈과 망간, 코발트가 각각 분리된다.
연구팀은 양극 소재에서 추출된 3종의 중금속을 같은 비율로 혼합한 다음 다공성 미세구조를 형성했다. 리튬이온의 이동을 용이하게 하기 위해서다. 리튬이온 배터리는 방전 과정에서 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동하면서 전기를 생산하는 원리로 작동한다. 연구팀은 “재활용해 만든 배터리는 기존 배터리와 유사한 수준의 에너지 밀도를 보이면서 더 긴 수명을 가진다”며 “최대 1만1600번 충전과 방전이 가능하다”고 말했다. 왕 교수는 2015년 배터리를 재활용하는 스타트업 ‘배터리 리소스’를 설립했다. 2022년에는 1만 t 이상의 폐배터리를 처리하는 공장의 문을 연다.
이번 기술 개발에는 왕 교수팀 외에도 미국 에너지부와 자동차회사 포드로 구성된 미국 배터리 개발 컨소시엄 ‘USABC’, 미국 배터리 회사 ‘에이123 시스템스’ 소속 연구자들도 참여했다.
고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com
비즈N 탑기사
- “도박자금 마련하려고”…시험장 화장실서 답안 건넨 전직 토익 강사
- 몸 속에 거즈 5개월 방치…괄약근 수술 의사 입건
- 일본 여행시 섭취 주의…이 제품 먹고 26명 입원
- “1인 안 받는 이유 있었네”…식탁 위 2만원 놓고 간 손님 ‘훈훈’
- 10만원짜리 사탕?…쓰레기통까지 뒤져 찾아간 커플
- 꿀로 위장한 고농축 대마 오일…밀수범 2명 구속 송치
- 송지아·윤후, 머리 맞대고 다정 셀카…‘아빠! 어디가?’ 꼬마들 맞아? 폭풍 성장
- 한소희 올린 ‘칼 든 강아지’ 개 주인 등판…“유기견이 슈퍼스타 됐다” 자랑
- 딱 한 장만 산 복권이 1등 당첨…20년간 월 700만원
- 기존 크림빵보다 6.6배 큰 ‘크림대빵’ 인기
- 담배 1갑당 5원 ‘연초부담금’ 사라진다…타당성 낮은 부담금 폐지
- “강북 상업지역 3배로 확대… 신도시급 개발”
- “쓸만한 콘텐츠 없네” GPT스토어 두달만에 시들
- 봄, 꽃그늘 아래로 걸어볼까…관광공사 4월 추천 여행지
- 갈수록 넘쳐나는 거품… 오비맥주 한맥, ‘크림 거품’ 생맥주로 승부수
- “아이폰 판매 감소, 경쟁 심화에도…애플, 中서 2배 성장 가능”
- “집값 떨어진 김에 자식에게”…서울 아파트 증여 늘었다
- 가성비 좋고 재미까지… 고물가 속 ‘빅사이즈 먹거리’ 뜬다
- “상생금융, 효과적 브랜딩이자 마케팅… 고객 어려움 돌봐야”
- 팀 쿡 “중국서 연내 비전프로 출시”