공융염 활용한 친환경 재활용 기술, 배터리 성능도 ‘업그레이드’

화공생명배터리공학부 윤문수 교수 연구팀(윤문수 교수, 이유민, 신정민, 이승미 석사과정생)(사진 좌측부터)

기존 양산 장비만으로 다 쓴 배터리를 고성능 배터리로 재활용하는 기술이 개발됐다.

가천대학교 화공생명배터리공학부 윤문수 교수 연구팀은 미국 MIT 주 리 교수팀, 중국 칭화대학교 얀하오 동 교수팀과 공동으로 폐배터리를 고에너지 배터리로 재생하는 새로운 재활용 기술을 선보였다.

Ni-rich 양극재 제조/재활용 방식을 비교한 개념도

연구팀은 폐배터리에서 회수한 양극재(배터리의 핵심 소재)를 특수한 소금 혼합물인 ‘공융염’으로 감싸고, 이를 짧은 시간 동안 살짝 녹이는 방식으로 손상된 구조를 복원했다. 마치 부서진 블록 장난감을 녹여 다시 조립하는 것처럼, 소재의 결정 구조를 정돈해 성능을 높이는 방식이다.

기존 재활용 공정은 복잡하고 폐수가 많이 발생해 환경에 부담이 컸다. 그러나 이번 기술은 기존 생산 설비에서도 쉽게 적용할 수 있고, 폐수 발생도 거의 없어 친환경적이다.

이 기술로 재생된 배터리 소재는 기존보다 에너지 저장 능력이 높았고, 긴 사용 시간에도 성능 저하가 적었다. 실제 크기의 배터리(700mAh)로 실험한 결과, 300회 충방전 이후에도 88.1%의 용량을 유지하며 상용화 가능성을 입증했다.

윤 교수는 “특별한 장비 없이 기존 양산 설비만으로도 폐배터리를 고성능 배터리로 되살릴 수 있어, 재활용 기술의 실용화를 앞당길 수 있는 중요한 성과”라고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 진행됐으며, 세계적인 학술지 'Energy & Environmental Science'에 지난달 9일자로 온라인 게재됐다.

□ 윤문수 교수 연구실(NEST LAB): https://sites.google.com/view/nestlab/home

□ 논문(링크): https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee01086a