전기차와 에너지저장장치 확산 등으로 폐 리튬이온배터리의 재활용이 글로벌 과제로 떠오르고 있는 가운데 한국지질자원연구원 한요셉 박사 연구팀이 폐배터리를 고전압 에너지저장장치에 직접 활용할 수 있는 전기화학 기반 업사이클링 기술을 개발했습니다.

이번 기술은 폐배터리에서 추출한 리튬 망간 산화물(LMO)을 단순 분해하지 않고, 전기화학 반응을 통해 망간 이온으로 전환한 뒤, 이를 레독스 흐름 전지(RFB)의 전해액으로 활용하는 방식입니다.

별도의 고온 제련이나 강산 처리가 필요 없어 에너지 소비와 환경 부담을 크게 줄일 수 있습니다.

연구팀은 이 기술을 아연-망간 레독스 흐름 전지에 적용해 초기 성능은 물론, 250 사이클 후에도 70% 이상의 에너지 효율을 유지하며 안정성을 입증했습니다.

특히 멤브레인 하이브리드 구조를 통해 고전압과 장기 사이클 안정성도 확보해 향후 고효율·장수명 에너지저장시스템 기술로 주목받고 있습니다.

또한, 수소이온농도(p) 조절만으로 망간과 리튬을 쉽게 분리할 수 있어 전해액으로 쓴 자원을 다시 배터리 소재로 전환하는 자원 순환형 배터리 생태계 구현에도 기여할 것으로 기대됩니다.

한요셉 박사는 "이번 연구는 환경 부담을 줄이면서도 실질적인 자원 순환을 가능하게 한 성과"라며, "탄소중립 사회 실현을 위한 핵심 기술로 확장해 나갈 계획"이라고 밝혔습니다.

이 연구는 부산대 박민준 교수팀과 함께 국제학술지 Small에 게재됐습니다.