수백만 개의 전기차 배터리가 다 떨어지면 어떻게 될까요?

Apr 27, 2023

순제로(net-zero) 미래를 향한 길에서 배출량을 줄이기 위한 전 세계적인 공동 노력이 진행되는 동안 전기 자동차 시장은 급증하고 있습니다.

세계경제포럼(WEF)에 따르면 지난해 전기차 판매량은 60% 증가해 처음으로 1천만대를 넘어섰다.

2017년까지만 해도 전기 자동차는 판매된 새 승용차 70대 중 1대에 불과했지만, 2022년에는 판매 7대 중 1대를 차지했습니다.

전기 자동차의 성장은 둔화될 기미가 보이지 않습니다. 하지만 그 인기가 환경에 문제가 될 수 있을까요?

전기로의 전환으로 인해 발생하는 과제는 EV에 전력을 공급하는 소모된 배터리를 처리하는 방법입니다. 2020년대에만 수백만 톤의 배터리가 수명을 다할 것으로 추정됩니다.

배터리의 수명이 약 10년이 지나면 이상적으로는 가정과 같은 고정식 에너지 ​​저장용으로 사용하거나 전력망의 안정성을 향상시키기 위한 백업으로 사용된 후 최종적으로 재활용됩니다.

배터리를 매립지로 보내는 것은 낭비적이고 환경적으로 유해한 반면, 일부 재료의 채굴은 환경 및 인권 문제와 관련되어 있으므로 재사용이 가능한 재활용이 특히 중요합니다.

지난 12월, EU는 다른 곳에서도 재현될 수 있는 조치로 자동차 제조업체가 사용한 배터리를 재활용하고 최소한의 재료를 회수하도록 요구하는 법안을 통과시켰습니다.

많은 대학 연구 그룹과 신생 기업에서는 새 배터리에 재사용할 수 있도록 이러한 귀중한 물질을 추출하는 더 나은 방법을 개발하고 있습니다.

Watercycle Technologies의 CEO인 Sebastian Leaper 박사(가운데)와 최고 기술 책임자인 Ahmed Abdelkarim 박사(오른쪽)가 연구실 팀원들과 함께 있습니다. 사진: 워터사이클 테크놀로지스

그중에는 2020년에 설립되어 영국 맨체스터 대학교에서 분사한 Watercycle Technologies가 있습니다.

CEO인 Sebastian Leaper 박사에 따르면, 재료를 효과적으로 재활용하지 않으면 해당 부문은 "천연 자원의 가용성에 얽매이게 될 것"입니다.

영국 출신의 Leaper 박사는 "지속 가능성, 즉 넷 제로가 어떤 면에서 나타내는 것은 화석 연료 경제의 기반인 자원 부족의 족쇄로부터의 해방입니다"라고 말합니다.

"지속 가능하려면 이러한 모든 금속을 재활용하는 순환 경제가 필요합니다."

다른 많은 재료와 비교할 때 금속은 이론적으로 무한히 재활용될 수 있기 때문에 재활용에 이상적입니다. 반면에 종이는 섬유가 짧아지고 약해지기 때문에 약 7번만 재활용할 수 있습니다.

그러나 EV 배터리에서 금속을 추출하고 정제하는 것은 쉽지 않습니다. 종종 셀을 파쇄하여 흑연, 니켈, 망간, 코발트 및 리튬과 같은 원소의 혼합물인 흑색 덩어리라는 물질을 생성해야 하기 때문입니다.

흑색 덩어리는 주로 고가 금속인 니켈과 코발트를 추출하는 데 사용되는 경우가 많습니다.

리튬은 리튬 이온 배터리 기능의 핵심이므로 배터리 수요가 증가함에 따라 가격도 2021년에 4배로 올랐습니다. 이에 맞춰 재활용 기술도 리튬 추출 쪽으로 더 많이 이동했다고 Leaper 박사는 말합니다.

Watercycle Technologies는 한 단계 더 나아가 폐 배터리에서 상업용 등급의 ​​탄산리튬을 추출하고, 추가로 재사용이 가능한 순수 흑연을 추출하기 위해 노력했습니다.

탄소의 한 형태인 흑연은 리튬보다 가치가 훨씬 낮지만 훨씬 더 많은 양으로 사용되며 일부 EV 배터리의 가장 큰 단일 구성 요소이므로 배터리당 두 물질의 가치는 거의 동일합니다.

이 회사는 맨체스터 동쪽 셰필드에 있는 RSBruce라는 회사와 협력하여 기술을 개발했습니다.

폐EV 배터리에서 물질을 추출하는 방법에는 다양한 접근 방식이 있습니다. 건식 야금법(pyrometallurgical)이라고 불리는 하나는 재료를 극한의 온도로 가열하여 녹는점이 다르기 때문에 분리할 수 있는 건식 야금법을 사용합니다.