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  [현장스케치] EV폐배터리 재활용 실무교육_2024.02 

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글쓴이 세미나허브 작성일2024-03-05 15:35

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◆ 전기차 배터리 재활용 필요성

· 전기자동차 사용량 증가

· 2040년 폐기 전기차 4천만대 넘어, 재활용 시장 규모 2천억 달러(253조)

· 전기차 시장 확대로 배터리 재활용 시장 규모 증가, 2050 탄소중립, 미국 IRA, EU CRMA 대응 및 ESG 경영 필요

 

◆ 전지의 구성 및 반응 원리

· 셀이 방전될 때 외부회로로부터 전자를 받아 들이는 양극

· 셀이 방전될 때, 외부 회로로 전자를 내어 놓는 음극

· 양극과 음극 사이에서 전하를 흐를 수 있게 하는 전해질

· 양극, 음극을 전기적으로 분리시키는 분리막

=> 3 대 핵심 소재 : 양극소재(양극활물질), 음극소재(음극활물질), 전해질

 

◆ 전기차 폐배터리 발생 및 관련 법령 : 폐배터리 발생

· 미래폐자원 거점수거센터(환경공단) : 지자체 반납 의무 대상 배터리

· 폐차장 : 지자체 반납 의무가 없는 배터리(‘21년 1월 이후 등록된 전기차)

· 보험회사 : 보험 처리 시 헌 부품의 소유는 보험회사(테슬라 예외)

· 완성차 업계 : 배터리 교환 또는 리스 사업의 경우

· 배터리제조업체 : 제조공정 스크랩, 불량품

 

◆ 팩 분리 및 배터리 화재, 폭발

· 방전 반응 : 음극에서 리튬 이온화, 리튬이온 전해액 통해 양극으로 이동, 전자 외부 선로로 이동

화학 에너지 → 전기에너지, 자발적 반응, 발열 반응

· 충전 반응 : 양극에서 리튬 탈리, 리튬이온 전해액 통해 음극으로 이동, 전자 외부에서 공급

전기에너지 → 화학 에너지, 비자발적 반응, 흡열 반응, 에너지 전환 시 일부 열에너지 발생

 

◆ 전기차 배터리 재활용 활성화 방안

· 재활용을 통한 배터리 원료 확보 방안

· 양극 물질 원료로 공급 가능한 화합물 제조

· 개선된 분리 정제 공정 제조 산물 배터리 상용화

· Direct recycling 제조 산물 배터리 상용화


 

◆ 전기자동차 및 배터리 구성

전기자동차(Electric Vehicle, EV)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기배터리와 전기모터를 사용

· 전기배터리는 자동차 원가기준으로 45 % 차지(양극재 35 %, 음극재 22 %, 전해질 15 % 등)

· 배터리 중 양극재 35 % 차지(Co, Ni, Mn, Li, Cu, Al 포함)

· 배터리 팩 중 BMS(플라스틱 부품), 음극 활물질(흑연) 등은 재활용 되지 않고 있음.

=> BMS, 음극 활물질 등의 셀외 배터리 구성품의(40%) 자원화 연구 필요

 

◆ 전기자동차용 폐 이차전지 재활용

충방전 효율 및 주행거리를 고려한 고전압, 고용량(400V이상, 77Kwh, 400Kg 이상) 배터리 생산

· 고용량의 배터리의 안전한 처리를 위한 방전 공정개발 필요

· 잔류 전력의 회생을 위한 방전 기술 필요

=> 배터리가 대형화되고 후 공정의 안정성을 위한 방전, 해체 기술 개발 필요

 

◆ 용매추출 기술

· 침출용액으로부터 용매추출을 통한 Co,Ni,Li의 최적의 분리,정제,농축 공정기술

 

◆ 화합물 소재화 및 전해채취

· 용매추출로부터 분리정제된 유가금속으로부터 고순도 화합물 소재화(황산코발트, 황산니켈, 황산망간)

· 용매추출로부터 분리정제된 유가금속 으로부터 고순도 금속 소재화(코발트, 니켈, 메탈)

 

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참석해주신 모든 분들께 감사의 말씀 전합니다.

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