제너럴모터스(GM)가 사용 후 전기차 배터리에서 회수한 핵심 광물을 새로운 전기차 배터리에 다시 사용하는 폐쇄형 배터리 재활용 실증을 완료했다. GM은 폐배터리에서 회수한 니켈·코발트·망간을 100% 사용해 양극활물질(Cathode Active Material, CAM)을 생산하고, 이를 적용한 배터리 셀을 실제 전기차에 탑재했다.
GM은 22일(현지시간) 지속가능한 전기차 배터리 생태계 구축을 위한 폐쇄형 재활용 시범사업(closed-loop recycling pilot)을 완료했다고 밝혔다. 이번 실증에는 배터리 재활용 기업 서바 솔루션스(Cirba Solutions), 얼티엄셀즈(Ultium Cells), LG에너지솔루션 등이 참여했다.
실증 과정에서 GM은 사용이 끝난 전기차 배터리 80개를 회수해 서바 솔루션스의 재활용 시설에서 처리했다. 이 곳에서 폐리튬이온 배터리를 분해하고 선별하는 과정을 거쳐 얻은 ‘블랙 매스(Black Mass)’에서 핵심 광물을 회수한 뒤 이를 새로운 양극활물질로 가공했다.
이번 공정을 통해 생산된 새로운 양극활물질은 12t 이상으로, 니켈·코발트·망간을 100% 재활용 원료로 사용했다. 생산된 양극활물질은 전기차 배터리에 요구되는 품질, 안전성, 성능 기준을 충족하는지 검증을 거쳤으며, 재활용 원료로 만든 셀의 성능이 순수 원료를 사용한 셀과 동등한 수준임을 확인한 뒤 배터리 셀 제조에 적용했다.
얼티엄셀즈가 이 양극활물질을 활용해 새로운 전기차 배터리 셀을 생산했으며, GM은 이를 배터리 모듈과 팩으로 조립했다. 이후 팩은 미국 팩토리 제로(Factory ZERO)와 스프링힐 조립공장에서 차량에 탑재됐다. 재활용 핵심 광물을 사용한 배터리 셀이 적용된 차량은 캐딜락 리릭(LYRIQ), 리릭-V, 비스틱(VISTIQ), 에스컬레이드 IQ 및 IQL, 쉐보레 실버라도 EV 트레일 보스, GMC 시에라 EV AT4 등이다.
GM에 따르면, 현재 기술로 배터리 재활용 과정에서 회수할 수 있는 핵심 광물의 비율은 공정 조건과 배터리 화학계에 따라 니켈·코발트·망간의 경우 최대 95%, 리튬은 최대 80% 수준이다. GM은 향후 기술 발전에 따라 회수율이 더 높아질 수 있다고 설명했다.
배터리 원료를 회수해 재사용하는 폐쇄형 공급망은 원료 확보와 비용 측면에서 의미가 있다. GM은 배터리 셀에서 원자재가 주요 비용 요인 가운데 하나인 만큼 사용 후 배터리에서 핵심 광물을 회수해 재사용하면 신규 채굴 원료에 대한 의존도를 낮추고 공급망의 회복력을 높이는 데 도움이 될 수 있다고 설명했다.
GM은 배터리 재활용을 배터리 생애주기의 마지막 단계로 보고, 재제조·재생 및 재사용까지 포함한 순환형 배터리 전략을 추진하고 있다. 재제조 및 재생 프로그램을 통해 배터리 팩 부품의 70% 이상을 재사용하는 한편, 차량에서 사용한 배터리를 정지형 에너지저장장치(ESS) 등 다른 용도로 활용한 뒤 최종적으로 소재를 회수하는 방식이다.
GM은 레드우드 머티리얼스(Redwood Materials)와 함께 약 1만 개의 재활용 배터리를 실제 에너지 인프라에 공급하고 있다. 여기에는 북미 최대 규모의 재활용 배터리 마이크로그리드 구축 사업이 포함되며, 향후 미국 내 GM 생산시설에서도 추가 적용을 추진할 계획이다.
GM은 이번 실증을 통해 사용 후 전기차 배터리에서 회수한 소재를 다시 새로운 배터리 셀에 투입할 수 있는 폐쇄형 공급망 경로를 확보했다. 회사는 향후 전기차 보급 확대와 함께 사용 후 배터리 물량이 증가할 것으로 보고, 이번 실증에서 확보한 데이터와 경험을 바탕으로 배터리 소재의 탄소발자국과 비용을 낮추는 방안을 계속 검토할 계획이다.
- 서바 솔루션즈(Cirba Solutions)는 1991년에 설립된 미국의 대표적인 폐배터리 재활용 및 엔드투엔드(End-to-End) 소재 순환 공급망 전문 기업이다. 수명이 다한 리튬이온 배터리나 제조 스크랩에서 니켈, 코발트, 리튬, 망간 등 핵심 광물을 추출 및 정제하는 기술력을 보유하고 있다.
- 얼티엄 셀즈(Ultium Cells)는 LG에너지솔루션과 GM이 50%씩 투자하여 설립한 배터리 생산을 위한 합작법인이다.
AEM(오토모티브일렉트로닉스매거진)
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