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뒤젠펠트
뒤젠펠트(Duesenfeld)는 독일의 화학기업이자 배터리 재활용에 대한 많은 선구적인 아이디어를 제공하는 세계 최고의 재활용 전문 회사이다. 이 회사는 분쇄기로 리튬이온 배터리를 분쇄물질과 전해질 중 하나만 남을 때까지 분해하여 파쇄된 재료로부터 흑연, 망간, 니켈, 코발트, 리튬 등을 얻는 기술을 개발했다. 이 물질들은 다시 모터용 배터리의 재생산에 투입되며, 모든 배터리 구성요소의 96%를 재활용할 수 있는 것으로 알려졌다. 뒤젠펠트의 창업자 겸 대표이사는 크리스티안 하니시(Christian Hanisch)이다.
목차
개요
뒤젠펠트는 리튬이온 배터리 재활용 유망 기업 중 하나이다. 리튬이온 배터리 재활용 분야에서 최근 떠오르는 기업들에는 캐나다 기업 리싸이클(Li-Cycle), 미국 회사 아셀러온이 포함되고 있다. 현재 이 회사들은 리튬이온 배터리를 재활용하는 가장 저렴하고 쉬운 방법을 찾기 위해 현재 많은 연구개발이 진행되고 있다. 리-사이클(Li-Cycle)의 배터리 재활용 프로세스는 재사용 금속의 회수를 돕기 위해 배터리를 방전하기 위해 통에 배터리를 떨어뜨리고 분쇄한다. 공기 배출량이 매우 적고 물 낭비가 전혀 없으므로 탄소 배출이 매우 적다. 미국 회사 아셀러온은 탈착식 하드 쉘 케이스를 만들어 이 문제를 해결하려고 한다. 내부의 셀을 교체하거나 업그레이드할 수 있도록 제거하여 교체하거나 업그레이드할 수 있다. 최신 배터리 팩의 주요 문제는 용접이 닫혀 있어 모든 구성요소를 정렬하고 액세스해 수천 개의 셀을 분리하기가 어렵다는 것이다. 이 기술이 구현되는지 여부에 관계없이 배터리의 제조 및 재활용과 관련해 미래에 눈에 띄는 변화를 기대할 수 있다.[1]
독일 자동차, 모터사이클 판매와 제작 및 엔진 제조 회사인 비엠더블유(BMW)는 독일 화학업체 뒤젠펠트(Duesenfeld)와 함께 전기차 배터리를 음극재에 들어가는 흑연과 전해질을 포함해 최고 96% 재활용하는 방안을 개발하겠다고 2020년 7월 말에 발표했다. 폭스바겐도 배터리 재활용율 목표치를 당초 72%에서 97%로 높이는 등 완성차업체도 배터리 재활용에 나서고 있다.[2]
주요 인물
크리스티안 하니시
크리스티안 하니시(Christian Hanisch)는 뒤젠펠트의 창업자 겸 대표이사이다. 그는 독일 한노버 니더작센(Lower Saxony)에서 태어나 라이언엔지니어링 LTD(Lion Engineering LTD)의 공동 설립자 겸 관리 파트너로 근무한 바 있으며, 빌로바 비즈니스(Biloba Business)의 설립자 겸 대표이사로 근무한 바 있다. 그의 기술에는 공정 제어, R, 재료 과학 및 기술, 프로젝트 관리, 화학 공학, 엔지니어링, 엔지니어링, 연구, 기계 공학, 연구 및 개발, Microsoft Office, 기계 공학, 연구 및 제품 개발, 리튬 이온 배터리, 재료 과학, 제조 , 화학공학, 신재생에너지, 프로젝트관리, 연구, 재활용, 공정공학, 제조, 니켈이 포함되어 있다.[3]
사업 소개
재활용 공업
- 리튬이온 배터리의 친환경 재활용 : 뒤젠펠트는 기계, 열역학 및 습식 야금 공정을 결합한 특허 받은 방법을 사용한다. 이 방법은 에너지 투입량이 매우 적음에도 불구하고 탁월한 재료 회수율을 제공한다. 이것은 배터리 재활용에 일반적으로 사용되는 기술인 제련을 사용하지 않기 때문에 가능하다. 뒤젠펠트는 일반 금속뿐만 아니라 흑연, 전해질 및 리튬을 재활용하는 자체 공정을 운영한다. 재료 재활용이란 도로 공사나 기타 건설에 사용하는 것이 아니라 모든 금속을 회수율이 높고 고품질의 2차 원료 형태로 제2의 수명을 누릴 수 있으며, 배터리에 사용할 수 있는 등급도 됨을 의미한다. 뒤젠펠트의 재활용 프로세스를 사용하여 2차 원료를 생산하면 원료의 1차 추출에 비해 재활용 배터리 톤당 8.1톤의 CO2를 절약할 수 있다. 기존의 제련 공정과 비교할 때 뒤젠펠트의 방법은 재활용 배터리 1톤당 4.8톤의 CO2를 절약한다. 리튬이온 배터리의 경우 뒤젠펠트의 방법은 기존 재활용 방법에 비해 거의 두 배에 달하는 재료 회수율을 달성한다. 습식 제련 공정으로 보완하면 거의 100%의 재활용률이 가능하며, 기계적 재활용 프로세스는 40피트 컨테이너의 수집 지점에서 고정식 및 이동식 구성 모두에서 수행할 수 있다. 수명이 다한 배터리는 일반적으로 위험물로 분류되어 배터리 운송 용기에 담아 운반되며, 현장에서의 기계적 가공은 전해질을 다른 물질과 분리하고 결과물을 위한 특별한 배터리 운송 용기가 필요하지 않다. 그 결과 제품을 표준 컨테이너로 운송되며, 이는 평균 트럭이 7배 더 많이 운반할 수 있음을 의미하며, 이러한 위험물 운송의 감소는 전체 배터리 재활용 프로세스에 대한 대부분의 비용을 제거한다. 뒤젠펠트의 주요 목표는 배터리에 있는 자재를 최대한 많이 재활용하는 것이다. 기계적 재활용 공정에서 뒤센펠트는 72%의 재료 재활용률을 달성할 수 있으며, 뒤젠펠트의 습식 제련 공정을 통해 검은 덩어리를 처리함으로써 재료 재활용률을 91%까지 높일 수 있다. 현재는 분리막과 고비점 전해질 성분만 회수할 수 없으며. 이러한 비율로 뒤젠펠트는 EU의 2006/66/EC 배터리 지침의 현재 요구 사항을 어느 정도 능가한다.
- 리튬이온 배터리 재활용을 위한 혁신적인 프로세스 체인 : 혁신적인 뒤젠펠트 프로세스 체인은 리튬이온 배터리를 위해 특별히 개발되었으며 광범위한 특허의 보호를 받고 있다. 뒤젠펠트는 기계적 처리와 습식 제련 공정의 독특한 조합과 고온 공정을 사용하지 않는다는 사실로 인해 배터리 재료를 인상적인 정도로 재활용할 수 있다. 이것은 뒤젠펠트를 리튬이온 배터리 재활용 기술의 선두주자가 되었다.
- 기계적 처리 : 리튬이온 배터리의 기계적 처리는 가연성 전해질과 위험한 성분으로 인해 어려운 작업이다. 안전한 준비를 위해 뒤젠펠트는 공정 고유의 위험을 제거하는 방법을 개발하고 특허를 받았다. 방전 및 분해 후 배터리는 불활성 가스 분위기에서 분쇄되고 전해질의 용매는 진공 증류를 통해 분쇄된 물질로부터 회수된다. 낮은 공정 온도는 독성 가스의 형성을 방지하며, 분리된 용제는 화학 산업으로 보내져 더 많은 준비를 하게 된다. 건조된 분쇄된 물질은 입자 크기, 밀도, 자성 및 전기적 특성과 같은 물리적 특성에 따라 다른 물질 분획으로 분리되며 이후 추가적인 제련 처리를 거친다. 여기서 철, 구리 및 알루미늄 조각은 표준 재활용을 위해 보내진다. 뒤젠펠트는 전극 활성 물질과 전도성 염을 포함하는 흑색 덩어리를 처리하기 위한 습식 제련 방법을 개발했으며, 이 특허 받은 방법은 흑색 덩어리에서 코발트, 리튬, 니켈, 망간 및 흑연을 회수한다.
- 습식 제련 : 현재 흑색 덩어리를 처리하기 위해 사용되는 대부분의 산업 습식 제련 공정에서는 코발트와 니켈만 회수된다. 리튬, 망간 및 흑연은 이러한 공정에서 손실되므로 재료 주기에서 제거되며, 뒤젠펠트는 전극 활물질을 위한 배터리급 원료의 생산을 통해 완전한 사이클 관리를 가능하게 하는 자체 절차를 개발하고 특허를 받았다. 불화물 함유 염은 습식 화학 공정 동안 불화수소산의 형성을 유발할 수 있기 때문에 흑색 덩어리의 습식 제련 공정에서 특히 어려움을 나타낸다. 특허 받은 특정 전처리 단계에서 뒤젠펠트는 침출 전에 불소를 완전히 제거하여 불화수소산의 형성을 확실하게 방지한다. 불화물이 제거되면 금속이 침출되어 결과적으로 흑연에서 분리되어 재료 재활용을 위해 보내진다. 또한 리튬, 코발트, 니켈 및 망간은 다양한 추출 방법으로 서로 분리되어 염의 형태로 세척 및 회수되며, 염은 새로운 양극 활성 물질 생산을 위한 기본 재료로 작용한다.[4]
이코밸런스
- 뛰어난 환경 균형을 위한 높은 재활용 효율성 : 기계적 처리 및 습식 제련을 포함하는 뒤젠펠트의 재활용 공정 체인은 최고 수준의 효율성과 품질로 모든 재료를 재활용할 목적으로 체계적으로 개발되었다. 회사는 금속, 전해질 용매 및 흑연을 회수하는 독특한 재활용 공정을 운영하며, 뒤젠펠트 프로세스를 리튬이온 배터리에 대한 가장 환경친화적인 재활용 프로세스로 만든다.
- 전기 자동차의 CO2 배출량을 줄여 주는 뒤젠펠트 : 전기 자동차의 제품 수명 주기를 고려할 때 탄소 발자국의 상당 부분이 배터리 생산에 기인할 수 있다. 따라서 지속 가능한 E-모빌리티를 위해서는 사용한 배터리의 원자재가 재료 주기 내에 최대한 유지되는 것이 매우 중요하다. 이것이 바로 특허 받은 뒤젠펠트 공정이 적용되는 곳이며, 재활용 배터리가 장착된 중형 전기차는 49,000km만 주행해도 CO2 배출량이 개선되며, 기존의 재활용 공정에서 배터리를 장착한 유사한 중형 전기차에 비해 훨씬 빠른 속도이다. 1차 생산과 비교하여 뒤젠펠트 재활용의 배터리 원재료는 지구 온난화 가능성, 산성화 가능성 및 비생물적 자원과 같은 모든 주요 영향 범주에서 상당한 절감 효과를 달성한다. 기존 재활용 회사에서 운영하는 시설과 비교할 때 뒤젠펠트는 뛰어난 재료 재활용률 덕분에 훨씬 더 나은 생태학적 균형을 이룬다.[5]
안전
- 종합적인 프로세스 신뢰성 : 리튬이온 배터리는 다양한 전기적, 화학적 위험을 초래할 수 있으므로 오래된 배터리를 책임감 있게 취급하여 화재 및 유해물질 방출을 예방하는 것이 중요하다. 따라서 뒤젠펠트는 배송 전에도 안전을 최우선으로 생각한다. 중고 리튬이온 배터리의 위험물 운송을 최소화하기 위해 뒤젠펠트는 배터리가 재활용 시설로 가는 경로를 최대한 짧게 유지하는 이동식 분산 시스템 개념을 개발했다. 재활용 과정에서도 아전이 최우선이고, 뒤젠펠트 프로세스 체인에서 위험은 항상 처음부터 바로 해결된다.
- 신뢰할 수 있는 프로세스 관리 : 배터리를 기계적으로 준비하는 동안 유독 가스가 형성되는 것을 안정적으로 확실하게 방지하기 위해 뒤젠펠트는 특허 받은 다양한 안전 조치 조합을 사용한다. 배터리는 우선 잔류 에너지를 최소로 유지하기 위해 제어된 방식으로 방전되며, 그 후 배터리는 저온의 질소 대기에서 비활성화되므로 자동 점화 가능성을 제거한다. 이것은 뒤젠펠트 방법이 열전처리를 포함하지 않는다는 것을 의미하며, 이후 분류 과정도 가장 엄격한 안전 기준에 따라 진행된다. 밀폐형 시스템과 최첨단 필터 기술은 코발트 및 니켈 산화물의 잠재적으로 유해한 환경 영향으로부터 직원과 주변 환경을 보호한다. 새로운 배터리 화학 물질을 생성하기 위해 흑색 덩어리의 안전한 습식 제련 처리를 보장하려면 초기에 불화물을 전도성 염에서 분리하는 것이 중요하다. 이를 달성하기 위해 뒤젠펠트는 불소를 안전하고 완벽하게 제거하는 전문 특허 전처리 단계를 개발했으며, 이것은 이후 공정 단계에서 불산이 형성되는 것을 막는다.[6]
모빌리티
- 모바일 시스템으로 운송 비용 및 창고 위험 감소 : 위험하고 인화성이 높은 리튬이온 배터리를 배터리 운반 컨테이너로 운반하는 복잡한 과정으로 인해 막대한 비용이 발생한다. 이동식 뒤젠펠트 재활용 컨테이너를 사용하면 수거 지점에서 리튬이온 배터리를 현장에서 분쇄하고 전해질을 배출하지 않고 추출한다. 가장 작은 로컬 준비 장치는 두 개의 40피트 컨테이너에 들어갈 수 있다. 철 및 비철금속, 전해질 및 흑색 덩어리와 같은 회수되는 2차 원료는 추가 처리를 위해 안전하고 효율적으로 운송될 수 있을 뿐만 아니라 훨씬 덜 엄격한 요건을 훨씬 더 저렴하게 적용할 수 있다.
- 분산 재활용 : 리튬이온 배터리의 저장은 높은 위험 가능성으로 인해 주요 과제이다. 수명이 다한 배터리는 에너지가 갑자기 방출되고 고온으로 인해 근처에 있는 다른 배터리가 점화되면서 자동 점화되기도 한다. 따라서 수명이 다한 배터리를 보관할 경우 건물과 사람의 환경에 대한 관련 위험을 포함하여 전체 저장 시설의 전체 손실 위험이 높다. 배출가스 제로 프로세싱은 안전한 보관과 안전한 운반을 보장하는 뒤젠펠트 절차를 통해 이러한 위험을 피할 수 있으며, 따라서 분산된 재활용 네트워크는 상당한 재정 및 안전 관련 이점을 제공한다.
- 향상된 유연성 ; 뒤젠펠트 절차의 준비 단계는 가장 작은 단위가 2개의 40피트 컨테이너에 들어갈 수 있도록 개발 및 설계되었다. 이 모바일 절차는 특허를 받았으며, 특별히 개발된 재활용 기술 덕분에 배기가스 배출이 전혀 없고 완전히 안전하다. 뒤젠펠트의 모바일 재활용 프로세스에서 첫 번째 컨테이너의 리튬이온 배터리는 현장에서 비활성화되고 전해질은 분리된다. 두 번째 컨테이너에서는 분쇄된 제품이 분류되며, 회수된 2차 원자재는 훨씬 덜 엄격한 규정을 적용하고 훨씬 더 저렴한 비용으로 추가 처리를 위해 운송될 수 있다. 구리, 알루미늄, 전해질 등과 같은 대부분의 유분은 현지 시장에서 처리할 수 있지만 흑색 덩어리는 중앙 습식 제련 공장으로 운송되고 추가 처리를 거쳐 배터리 화학 물질을 생성한다.[7]
연구 및 개발
리튬이온 배터리는 지속적인 개선과 정교함의 대상이다. 회사는 그들의 발전을 지속적으로 주시하고 리튬이온 배터리의 재활용 기술 연구에 상당한 투자를 하고 있다. 이를 통해 뒤젠펠트는 배터리 기술의 발전에 신속하게 대응할 수 있다.
- 지속적인 개선 : 뒤젠펠트의 연구는 두 가지 분야에 중점을 두고 있다. 첫째, 당사는 제품 수율, 품질 및 효율성 측면에서 기존 프로세스를 최적화하기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 이를 달성하기 위해 우리는 프로세스를 관리하는 방식을 지속적으로 분석하고 검토하며, 학문 간 팀은 짧은 시간 내에 프로세스에 통합할 수 있는 새로운 솔루션을 개발한다. 회사는 둘째, 리튬이온 배터리가 지속적으로 향상되고 개선되어야 한다는 사실을 알고 있다. 이로 인해 배터리 구성이 변경될 수 있으며, 이에 따라 당사가 프로세스를 관리하는 방식에도 변화가 필요할 수 있다. 뒤젠펠트는 이러한 개발을 지속적으로 모니터링하고 평가하여 배터리 기술의 진보에 신속하게 대응하는 적절한 재활용 솔루션을 개발할 수 있도록 한다. 집중적인 연구와 개발을 통해 뒤젠펠트는 리튬이온 배터리 재활용 기술의 리더가 되었다. 또한 지속적인 연구개발 작업 덕분에 이미 72%의 재료 재활용률을 달성했으며 습식 제련 산업과 함께 배터리 셀 수준에서 90%를 초과하는 재료 재활용률을 달성했다. 이 분야에 대한 높은 수준의 투자와 당사의 성공적인 개발 작업은 전체 프로세스 체인에 걸쳐 수많은 특허를 가져왔다. 모든 영역에서 지속적으로 개선을 위해 노력함으로써 뒤젠펠트가 리튬 이온 배터리에 대해 가장 효율적이고 환경친화적인 재활용 프로세스를 계속 운영할 수 있도록 보장한다.[8]
각주
- ↑ 박정한 기자, 〈늘어나는 전기차, 쌓이는 폐배터리…재활용 기술 주목〉, 《글로벌이코노믹》, 2021-04-27
- ↑ 경계영 기자, 〈커지는 폐배터리 재활용 시장 "연평균 18% 성장 기대"〉, 《이데일리》, 2020-08-12
- ↑ "Christian Hanisch's email & phone - No Canary's Co-Founder and CEO email", RocketReach
- ↑ "Savings of 4.8 t CO2 per ton of recycled batteries", Duesenfeld
- ↑ "91% material recovery when recycling battery cells", Duesenfeld
- ↑ "Managing processes safely with a patented method", Duesenfeld
- ↑ "Mobile recycling containers reduce hazardous goods transport", Duesenfeld
- ↑ "Umweltfreundliches Recycling von Lithium Ionen Batterien", Duesenfeld
참고자료
- 뒤젠펠트 공식 홈페이지 - https://www.duesenfeld.com/
- "Savings of 4.8 t CO2 per ton of recycled batteries", Duesenfeld
- "91% material recovery when recycling battery cells", Duesenfeld
- "Managing processes safely with a patented method", Duesenfeld
- "Mobile recycling containers reduce hazardous goods transport", Duesenfeld
- "Umweltfreundliches Recycling von Lithium Ionen Batterien", Duesenfeld
- "Christian Hanisch's email & phone - No Canary's Co-Founder and CEO email", RocketReach
- 〈格林美：德国Duesenfeld公司是世界领先的专业回收公司〉, 《云财经网》
- 박정한 기자, 〈늘어나는 전기차, 쌓이는 폐배터리…재활용 기술 주목〉, 《글로벌이코노믹》, 2021-04-27
- 경계영 기자, 〈커지는 폐배터리 재활용 시장 "연평균 18% 성장 기대"〉, 《이데일리》, 2020-08-12
같이 보기
