연구목표

ㅇ 에너지자원 순환 확장*을 위한 사용 후 배터리 음극재 리사이클링 파일럿-양산 연계 기술개발 - 사용 후 배터리로부터 음극재 리사이클링을 위한 블랙매스** 제조기술 개발 - 개발 블랙매스로부터 양극재용 블랙매스*** 및 음극재용 블매스(저순도 흑연)로 분리 가능한 부유선별 기술개발 - 음극재 리사이클링을 위한 흑연 고순도화 전자기파 처리법(고순도 흑연****) 개발 - 파일롯 설비 구축 및 스케일업 공정 개발을 통해 양산기술 기반 마련 - 온실가스 감축량 산출 및 기후테크 비니지스 모델 도출 *기존 재활용(양극재) → 본 개발기술 재활용(양극재 및 음극재) **음극재 리사이클링을 위한 블랙매스: 효율적 부유선별을 목적으로 불순물 제어, 입자크기 제어, 양/음극재 비율을 제어한 블랙매스 ***양극재용 블랙매스: 음극재인 흑연이 제거된 블랙매스 ****고순도 흑연: 재활용 음극재 ㅇ 역활 - 주관기관: 음극재 리사이클링을 위한 고순도 흑연 개발 - 공동연구개발기관1: 음극재 리사이클링을 위한 블랙매스 제조 - 공동연구개발기관2: 음극재 리사이클링을 위한 부유선별 기술개발

연구범위

[1차년도] 1. 개발목표 o 각 기관의 보유기술을 본 과제의 음극재 리사이클링 기술에 적합하도록 공정 조건을 최적화 후 「사용 후 배터리 전처리(사용후 배터리 재활용을 위한 블랙매스 제조) → 부유선별 (양극재용 블랙매스와 음극재용 블랙매스* 분리) → 전자기파 공정(고순도 흑연 제조) 스케일업」 기술 테크트리 구축 *음극재용 블랙매스: 저순도 흑연 o 시작품 (양극재용 블랙매스, 고순도 흑연) 제조 및 평가 2. 개발내용 o 음극재 리사이클링을 위한 블랙매스 제조 공정기술 최적화 o 블랙매스를 효율적으로 양극재용 블랙매스 및 음극재용 블랙매스로 분리할 수 있는 부유선별 공정기술 개발 o 전자기파 공정으로 음극재용 블랙매스(저순도 흑연) 고순도화를 위한 스케일업 공정기술 개발 [2차년도] 1. 개발목표 o 파일롯 설비 구축 - 음극재 리사이클링을 위한 블랙매스 제조설비 (생산량: 100 kg/h) - 양극재용 블랙매스/음극재용 블래매스(저순도 흑연) 분리용 부유선별 설비 (40 L/배치, 6 배치] - 음극재 리사이클링을 위한 전자기파 처리 설비 (보유설비 개량, 생산량: 5.0 kg/h) o 스케일업 공정기술개발 - 고품위 블랙매스 생산량: 10 kg/h → 30 kg/h - 부유선별 처리용량: 4 L/배치 → 40 L/배치, 연속공정기술확보 - 음극재 리사이클링을 위한 고순도 흑연 생산량: 3.0 kg/h → 5.0 kg/h 2. 개발내용 o 음극재 리사이클링을 위한 블랙매스 제조 파일롯 설비 구축 및 시제품 제조, 스케일업 공정기술 개발 o 부유선별 공정 스케일업에 따른 양극재용 블랙매스 및 음극재용 블랙매스 분리기술 최적화 o 음극재 리사이클링(전자기파 공정) 스케일업 공정기술개발 [3차년도] 1. 개발목표 o 탄소저감량 산출 (기존 사용 후 배터리 재활용 공정 대비 탄소저감량 ≥ 10% 개선) o (시)양산 체계 구축 - 양극재 리사이클링을 위한 블랙매스 (LOT 간 순도 편차 ≤ ± 5.0%) - 고순도 흑연 (LOT 간 순도 편차 ≤ ± 5.0%, 음극재 용량 편차 ≤ ± 5.0%) 2. 개발내용 o 음극재 리사이클링을 위한 블랙매스/양극재 리사이클링 블랙매스 제조를 위한 연속적 (시)양산체계 구축 및 LOT 간 품질 신뢰성 확보 o (시)양산 제품 제조를 위한 부유선별 연속공정 최적화 지원 o 음극재 리사이클링 연속적 (시)양산체계 구축 및 LOT 간 품질 신뢰성 확보 o 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)를 통한 개발 공정 온실가스감축량 산출

기대효과

[핵심기술 성과의 활용분야 및 활용방안] o (온실가스 감축) 전량 폐기물로 버려지는 음극재를 재활용하여 에너지자원 순환 확장 o (온실가스 감축) 기존 배터리 재활용 공정대비 탄소발생량이 저감된 기술로 배터리 순환경제 구축에 활용 o (사업화-음극재 리사이클링) 신기술 활용한 새로운 시장 창출 o (사업화-양극재용 블랙매스) 블랙매스 제품 고도화를 통한 이윤증대 o (산업안정) 배터리 소재 공급망 강화에 기여 o (지식재산권 확보) 개발기술기반 특허 출원/등록 진행 [연구개발성과의 기대효과] o 기술 확산 효과 - 상용화 가능한 음극재 리사이클링 (전자기파 공정을 통한 흑연 고순도화 기술, 부유선별을 통한 블랙매스로부터 양극재용 블랙매스 및 음극재용 블랙매스 선별 기술) 분야 글로벌 기술 선도 o 기술 경쟁력 향상 - 고순도 흑연, 양극재 추출, 음극재 리사이클링 등 고효율·저비용 스케일업-양산 연계 기술개발을 통한 국내 기업의 기술사업화 경쟁력 제고 o 경제적 효과 - 과제 기간내 기대매출: 6억원, 과제종료 후 3년 기대매출: 360억원 - 음극재 리사이클링 신규 시장 창출 및 글로벌 강소기업으로 성장 o 산업구조 개선 및 일자리 창출 효과 - 과제 기간내 고용 창출: 4명, 과제종료 후 3년 고용 창출: 10명 - 음극재 리사이클링 분야 시장 창출 및 일자리 창출로 배터리 순환경제 실현을 위한 핵심동력으로 작용기대 - 자원순환 및 기후테크 기반 기술 내재화와 함께, 저탄소 고부가가치를 가진 재활용 산업으로의 전환에 기여

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