버려지던 흑연 잔사 활용해 상용 수준 성능 확보
포스코HY클린메탈·포스코 콜타르 연계 자원순환 모델 구현

포항산업과학연구원(RIST)이 폐배터리 재활용 과정에서 버려지던 흑연 잔사를 활용해 상용 수준의 음극재를 제조하는 기술을 개발했다. 배터리 리사이클링과 제철 부산물 활용을 결합한 기술로, 포스코그룹의 자원순환 경쟁력을 높일 수 있는 사례로 평가된다.

포항산업과학연구원(RIST)은 포스코HY클린메탈의 폐배터리 재활용 공정에서 발생하는 흑연 잔사를 고성능 음극재 원료로 재활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

현재 폐배터리 재활용 산업은 리튬·니켈·코발트 등 양극재 금속 회수에 집중돼 있다. 반면 배터리 무게의 약 14~22%를 차지하는 흑연은 경제성이 낮아 대부분 폐기되고 있다.
 

RIST 연구팀은 포스코 제철 공정에서 발생하는 콜타르를 활용해 흑연 입자를 재구성하는 공정을 개발했다. 이를 통해 흑연의 구조를 개선하고 음극재 성능을 높이는 데 성공했다.

연구 결과 재활용 흑연은 산업계 평가 조건에서 350.3mAh/g의 가역 용량과 93.1%의 초기 쿨롱 효율을 기록했다. 또한 포스코실리콘솔루션의 실리콘산화물(SiOx) 음극재와 혼합한 전지 평가에서도 300회 이상 충방전 후 상용 제품과 유사한 수준의 성능을 유지했다.

경제성도 강점으로 꼽힌다. 기존 인조흑연은 고온 흑연화 공정이 필요하지만 이번 기술은 이미 사용된 흑연을 재활용해 에너지 사용량을 줄일 수 있다. 원료 가격 역시 kg당 약 1달러 수준의 침상코크스 대신 kg당 약 0.02달러 수준의 폐배터리 잔사를 활용할 수 있어 원가 절감 효과가 기대된다.

RIST는 이번 연구가 폐배터리 리사이클링 범위를 양극재에서 음극재까지 확대했다는 점에서 의미가 크다고 설명했다. 특히 포스코HY클린메탈, 포스코, 포스코실리콘솔루션 등 그룹 내 사업 역량을 연계한 자원순환 모델을 구현했다는 평가다.

한편 이번 연구 결과는 화학공학 분야 국제 학술지인 Chemical Engineering Journal에 게재됐으며, 관련 기술은 국내 특허 출원도 완료됐다.