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[Trend Report]
전기차 배터리 재활용 기술 개발 동향

전기차 시장이 빠른 속도로 팽창하면서 ‘배터리를 제때 공급 받을 수 있느냐’가 업계의 화두로 떠올랐다. 아우디가 배터리 수급 차질로 전기차 ‘e-트론’ 올해 생산 목표를 5만5000대에서 1만대나 줄였다는 보도가 나왔다.

이뿐 아니다. 전기차 대중화 속도가 빨리질 것으로 예상되면서 2022년이면 리튬이온 배터리의 핵심 소재인 코발트 부족 사태가 시작돼, 2030년이면 수요가 공급을 넘어설 것이라 전망이 나오고 있다.

2차 전지 가격 폭등과 자원 부족 등에 대비해 전기차 관련 이해 당사자들은 배터리 재활용을 위해 분주히 움직이고 있다. 

□ 시장 조사기관들, 전기차 수요 증가로 코발트 등 핵심 소재 부족 전망. 

  • CRU
    – 2019년 상반기 스위스 광산 기업 글렌코어의 콩코 코발트 생산량은 예상치보다 1만5000t정도 적을 것으로 분석
  • Minerals Intelligence
    – 전기차 수요 증가로 2022년 부터 코발트 공급 부족이 예상
  • 电池中国网
    – 전기차용 배터리의 코발트 및 니켈 수요 2030년 공급 초과 전망. 향후 전기차용 배터리 가격 1000달러 이상 상승 우려.
  • Allied Market Research
    – 2025년 세계 전기차 배터리 재활용 시장 규모 22억7000만 달러(약 2조6000억원) 예상
    – 핵심 소재 매장량 한계 등으로 재활용 시장이 연간 41.8% 성장 기대

□ 중국 및 미국 동향

  • 중국
    – 上海控安汽车研究院  ‘전기차 배터리 재활용 및 단계적 이용 산업 보고서’(2019)
    – 2020년 중국 전기차 배터리 폐기량 20GWh, 2025년 93GWh 규모 전망
    – 폐기 배터리 베이징, 톈진, 허베이의 수도권 지역, 창장강 삼각주, 주강 삼각주 등에서 수거 계획
    – 수거 배터리는 배터리 팩, 원료 등으로 분해 후 저속전기차, 에너지 저장장치(ESS) 등 저밀도 분야 배터리로 재활용 예정.
  • 미국
    – 미국에너지국(The U.S. Department of Energy), ‘ReCell Center’ 설립: 배터리의 재활용 기술 R&D 센터 역할
    – 아르곤 국립연구소(ANL)와 1500만 달러(약 171억달러) 규모의 배터리 재활용 연구개발 프로젝트 체결

□ 기업들, 배터리 원재료 추출 기술 개발 활발

  • 테슬라
    – 기가팩토리1에서 배터리 리사이클 시스템을 개발중
    – 수명 다한 배터리와 제조 과정에서 남겨진 것 등을 재처리: 알루미늄, 구리 같은 물질뿐 아니라 리튬이온, 코발트 같은 중요한 광물 추출을 극대화
    – 중고 배터리 수명 연장이 아니라 해체된 재료로 새로운 배터리를 만들 계획
  • 미쓰비시 머터리얼
    – 일본자력선광와 협력해 히비키 공장에 시스템 구축하고 리튬이온 배터리에서 코발트, 니켈 추출 시험 시작
    – 2022년 상용화 계획
  • 포텀(Fortum)
    – 핀란드 에너지 기업 포텀: 배터리 80% 이상 재활용할 수 있는 기술 개발
    – 습식 제련 회수 공정으로 코발트, 망간, 니켈 및 리튬을 회수, 배터리 업체에 다시 공급해 재활용
  • 스미토모금속광산
    – 폐기된 리튬배터리에서 코발트, 니켈, 구리 등 재활용하는 공정기술 개발
    – 3월 일본 니하마시에 리튬배터리 소재 재활용 실험 공장 가동
  • 혼다
    – 폐배터리 내 니켈과 코발트 활용, 수소저장합금 생산하는 기술 개발
    – 2025년부터 폐배터리 대량 재활용을 위해 공장 건설 예정
  • 폭스바겐
    – 독일 잘츠기터에 코발트, 리튬, 망간, 니켈 등 분리 하는 배터리 재활용 시범 공장 건설
    – 2020년부터 전기차 배터리 연간 1200톤 규모 재활용 예정
    – 배터리 소재 활용률을 현재 53%에서 72%로 늘릴 방침

□ 회수된 리튬이온 배터리 저밀도 배터리로 재사용

  • 아우디
    – 순수전기차 e-트론, 하이브리드 A3/A7 e-트론 등의 배터리를 지게차용으로 재활용하는 방안을 개발 중
    – 기존 지게차의 납축전지 대신 전기차 배터리 재활용을 통해 비용 절감
    – 납충전지 교체 대신 재활용 배터리 장착으로 즉시 충전이 가능하게 함으로써 효율성 제고
  • 중국철탑
    – 통신기지국에 기존 납배터리 대신 재활용 리튬이온 배터리 사용
    – 2019년 재활용 규모는 5GWh 예상
    납배터리 15만톤 대체 가능
  • 볼보
    – 전기버스 폐배터리 태양광 연계형 ESS로 재활용 시험 중
    – 14대 차량의 폐배터리로 스웨덴 구텐베르그의 아파트에 설치된 태양광 패널과 연결
    약 200KWh의 저장용량을 제공

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전기차 대중화와 함께 ‘배터리 전쟁’이 시작됐다. 전기차 뿐 아니라 사회 곳곳에서 환경 문제 개선을 위해 ‘전기화’가 빠르게 일어날 전망이다. 결국 코발트, 리튬 등 주요 소재의 가격이 크게 뛸 것으로 보인다. 또한 윤리적으로 코발트를 채굴하는 등 기업의 사회적 책임에 대한 논의도 거세질 전망이다. 리튬이온 배터리를 완전히 대치할 혁신적인 배터리가 나오지 않는다면, 현재로서 대안은 배터리를 재활용하는 것 뿐이다.

다행이도 배터리 내의 물질은 화학적으로 바뀔 뿐 물질이 없어지는 것은 아니다. 전기차용 배터리는 저밀도 배터리로 다른 분야에 사용이 가능하다. 또한 핵심 물질을 추출해 재활용할 수 있다. 다만 얼마나 효율적으로 해내는지가 관건이다. 글로벌 기업들은 벌써부터 실용화을 앞두고 시험에 들어갔다.

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