전기차 배터리의 재활용 현황과 계획

수많은 전기 자동차 배터리가 수명을 다할 경우 이것을 어떻게 처리해야 할까요? 아직까지는 이러한 EV 배터리가 과잉 상태는 아닐지라도, 자동차 배터리의 리튬 이온 셀을 재활용하려는 움직임은 아직까지도 더디게 진행되고 있습니다.

 

재활용 사례

전기 자동차에는 배터리의 장기적인 상태를 보호하는 정교한 배터리 관리 시스템이 있습니다. 대부분의 제조업체는 7년 또는 8년 또는 일정한 주행 거리에 대해 배터리 보증을 제공하지만, EV 배터리의 수명은 그보다 더 오래 지속할 것으로 업계에서는 기대하고 있습니다. 그것들은 자동차 자체보다 수명이 길어야 합니다.

 

EV 배터리는 함께 작동하는 2,000개 이상의 개별 리튬 이온 셀로 구성됩니다. 배터리 관리 시스템(BMS)을 사용하면 셀을 부드럽게 충전하여 효율성과 수명을 보존할 수 있습니다. EV 리튬 이온 배터리는 리튬 이온 휴대폰 또는 노트북 배터리보다 훨씬 오래갑니다.

 

닛산의 토마스는 차량 수명이 다한 15년 또는 20년이 지나면 차량에서 배터리를 꺼내도 사용 가능한 충전량의 60 또는 70%로 여전히 정상인 상태이며, 20년 후에 차에서 배터리 팩을 빼서 차를 재활용하고 배터리를 재사용하는 것이 가능하다고 말합니다.

 

닛산은 충돌한 차량이나 보증 문제가 있는 차량의 148개 배터리를 재활용하여 암스테르담의 축구 경기장에 설치하였고, 경기장 지붕에 있는 4200개의 태양 전지 패널에서 얻어지는 전기를 이 배터리에 저장하고 있습니다.

 

이러한 재사용은 이제 일본에서 일반화되고 영국에서 증가하고 있습니다. 닛산의 새로운 선더랜드 공장은 EV 배터리를 사용하여 태양열 패널과 3개의 풍력 터빈의 에너지를 저장할 것이라고 말했습니다. 건물은 새 배터리와 중고 배터리를 혼합하여 사용할 것이며, 사용 가능한 배터리가 있으면 계속 추가할 예정입니다.

 

배터리 기술

EV 배터리는 모듈에 번들로 제공되고 보호 금속 케이스에 끼워진 배터리 팩에 배선된 2,000개 이상의 셀로 구성됩니다. 이러한 전기화학적 파워 팩의 무게는 천 파운드 이상입니다.

 

리튬 이온 배터리는 주로 콩고 민주 공화국에서 채굴되는 코발트 가격이 높기 때문에 제조 비용이 많이 듭니다. 코발트 추출은 콩고 민주공화국의 가장 큰 수출 수입원이며 2021년에는 전 세계 코발트 생산량의 3분의 2 이상을 차지했습니다.

 

일부 자동차 제조업체는 코발트가 없는 배터리를 만들기 시작했지만, 코발트에 대한 수요는 계속 증가할 것입니다. 이러한 배터리 내부의 리튬, 니켈 및 기타 재료들도 마찬가지입니다. 러시아, 인도네시아 및 기타 환경 감독이 열악하고 노동 기준이 느슨하며 광산 회사가 분쟁을 부추기는 것으로 알려진 기타 지역에서 채굴됩니다.

 

재활용을 통해 코발트 등을 회수하는 것은 윤리적이고 환경적으로 합리적이지만 재정적 상황은 열악합니다. 회수된 원료는 수집, 운송, 배터리 화학 분류, 파쇄, 금속 및 비금속 재료, 유해물질 중화, 제련 및 정제 등의 많은 과정을 거치게 됩니다.

 

현재 재활용되는 리튬 이온 배터리의 비율에 대한 정확한 수치를 집계하는 것은 불가능하지만 일반적으로 인용되는 값은 약 5%입니다. 이 분야는 아직까진 작을 수 있지만 성장 잠재력은 무궁무진합니다.

 

폭스바겐은 최근 독일 잘츠기터에 전기차 배터리 연구 및 생산 시설을 열었다. 이 새로운 시설은 EV 배터리를 재활용할 것입니다. 테슬라 공동 창업자이자 전 기술 책임자인 JB Straubel이 만든 배터리 재활용 업체인 레드우드 머티리얼즈는 최근 네바다주 Carson City 운영을 확장하고 추가 처리 시설을 건설하기 위해 투자자들로부터 7억 달러 이상을 모금하였고, 약 100 에이커의 부지를 소유하고 있습니다. 이 회사는 기존 채굴보다 저렴한 비용으로 이미 사용 가능한 양의 금속을 회수할 수 있다고 말하고 있습니다.

 

정책 및 규제

국제에너지기구는 현재 전 세계가 연간 180,000 미터톤의 폐 전기차 배터리를 재활용할 수 있는 충분한 용량을 갖고 있다고 추정합니다. 재활용 전문가들은 2019년에만 구매한 전기 자동차가 결국 500,000 미터톤의 배터리 폐기물을 생성할 것으로 추정합니다. 국제에너지기구는 2040년까지 재활용이 필요한 1,300 기가와트시 상당의 중고 배터리가 쌓일 수 있다고 경고합니다.

 

재활용에 대한 경제 상황이 좋지 않은 경우가 많다는 점을 감안할 때, EV 배터리 재활용을 의무화하는 국내 및 국제 정책이 필요하다는 것은 분명합니다. 패러데이 연구소의 영국 버밍엄 대학교 프로젝트의 리튬 이온 배터리 재사용 및 재활용 프로젝트의 학자들은 EV 배터리의 재사용 및 재활용을 최적화하는 데 필요한 경제적 여건을 조성할 정책과 규정을 식별하기 위해 노력하고 있습니다.

 

이러한 정책에는 재활용업체가 배터리를 더 쉽게 분해할 수 있도록 하는 배터리 설계 관련 표준, 배터리 회수 프로그램, EV 배터리 매립에 대한 엄격한 법률이 포함됩니다. 유럽 연합은 이미 "생산자 책임 확대" 계획에 따라 EV 배터리 폐기를 규제하고 있으며, 광물 회수에 대한 특정 목표를 설정하기 위해 규정을 업데이트할 예정입니다.

 

한편, 자동차 업체들은 배터리 효율 개선을 위해 부단히 노력하고 있다. 닛산은 2028년까지 자사 자동차에 전고체 배터리를 장착하기를 희망하고 있으며, 내년에 일본에 이 신기술을 만드는 공장을 열 수 있습니다. 솔리드 스테이트 배터리는 리튬 이온 배터리보다 더 빨리 충전되고 더 많은 전력을 유지하며 더 오래 지속될 수 있습니다. 그러나 시간이 지나면 그것들도 용도를 변경한 다음 재활용해야 할 것입니다.