韓国原子力研究院は10日、中性子科学部のキム・ヒョンソプ博士チームが電気自動車用リチウム鉄リン酸（LFP）バッテリーを経済的かつ環境に配慮してリサイクルできる新工程の開発に成功したと発表した。同研究院はこの技術の国内特許登録を完了し、技術移転を希望する企業を探索中だ。今後、技術移転が実現すれば、企業との共同研究を通じて大容量処理技術の開発など、商用化を本格的に推進する計画だ。
この技術により、使用済みLFPバッテリーからリチウムを99.8%の高純度で抽出でき、抽出工程で生じる廃水も塩水形態のため環境負荷が低い。
LFPバッテリーは、電気自動車に主に使用されてきたニッケル・コバルト・マンガン三元系（NCM）リチウムイオンバッテリーより安価で安全性が高いため、2024年時点でLFPバッテリーの世界電気自動車市場シェアは40%を超えた。LFPバッテリーは正極材料にリチウム鉄リン酸を使用し、従来のリチウムイオンバッテリーと正極材料のみが異なる。
研究チームは、LFP使用済みバッテリーを分解して得られる粉末状の正極材料を塩素ガスと200度で10分間反応させ、リチウムを塩化リチウム（LiCl）として抽出した。塩化リチウムは、既に商用化されている変換工程を通じて炭酸リチウム（Li2CO3）や水酸化リチウム（LiOH）に変換でき、新たなLFPバッテリーの正極材料合成原料として再利用可能だ。
正極材料のリン酸鉄（FePO4）も、従来の酸性溶液処理法では構造が損傷してリサイクルが不可能だったが、この技術ではほぼ損傷がなく、LFPバッテリー正極材料として再合成したり、次世代リチウム金属バッテリー材料として活用でき、経済性が向上した。
また、リサイクル工程で生じる副産物は塩水形態で、従来方式で発生する酸性廃水と異なり、極めて環境に優しい。
韓国原子力研究院中性子科学部のキム・ヒョンソプ博士チームが、「ハナロ」の中性子回折分析装置を用いてリサイクルしたバッテリー材料を精密分析している。
原子力研究院提供研究チームは、この工程の性能を実証するため、国内唯一の研究用原子炉である「ハナロ」の中性子回折分析装置で材料の精密分析を実施した。その結果、LFPバッテリーに含まれていたリチウムの99.8%が抽出され、抽出されたリチウムの純度も98.8%に達した。
ハナロ量子科学研究所長のチョン・ヨンウク氏は「LFPバッテリーの市場シェア拡大に伴い、今回のリサイクル技術は大きな波及効果をもたらすだろう」と述べ、「今後も中性子を活用した使用済みバッテリーの診断およびリサイクル工程の改善に向けて継続的に努力していく」と語った。
なお、研究チームはこのバッテリーリサイクル技術を化学分野の国際学術誌「Chemical Engineering Journal」で発表した。
