*독일에 연간 15,000톤 규모의 전기차 배터리 생산 및 폐기물 처리 능력 갖춘 배터리 재활용 공장 신설

*중국 및 글로벌 수요 충족 위해 양극활물질 및 고함량 망간 등 배터리 소재 생산능력 확대

*리튬이온 배터리의 용량 늘리고 충전 시간 단축 가능한 음극 바인더 ‘리시티' 제품 포트폴리오 확장

글로벌 화학 기업 바스프가 탄소중립 시대의 핵심 산업으로 꼽히는 전기차 배터리 역량 강화에 나선다. 세계적으로 전기차 보급이 빠르게 늘어나면서, 배터리 소재 및 기술력 확보 뿐만 아니라 증가하는 폐배터리 처리에 대한 중요성이 대두되고 있기 때문이다. 소재 생산부터 재활용에 이르기까지 배터리의 전 생애주기에 걸쳐 적극적인 투자를 이어갈 전망이다.

◆ 독일 슈바르츠하이데에 상업적 규모의 배터리 재활용 블랙 매스 공장 신설

바스프는 독일 슈바르츠하이데(Schwarzheide)에 2024년 초 가동을 목표로 상업적 규모의 배터리 재활용 블랙 매스 공장을 건설한다. 연간 15,000톤 규모의 전기차 배터리 생산 및 폐기물(스크랩) 처리 능력을 갖출 것으로 기대된다.

바스프는 이를 통해 슈바르츠하이데 생산 단지를 양극활물질(Cathode Active Materials, CAM) 생산과 재활용을 위한 허브로 강화하겠다는 방침이다. 슈바르츠하이데 생산 단지는 중유럽의 많은 전기차 제조업체와 배터리 셀 생산업체가 밀집한 지역으로 배터리 재활용 사업에 이상적인 지역으로 꼽힌다.

블랙 매스 생산은 배터리 재활용 과정의 첫 번째 단계로 배터리의 기계적 처리에서 시작된다. 블랙 매스에는 리튬, 니켈, 코발트 및 망간 등 CAM 생산 시 사용되는 주요 금속이 다량 포함되어 있는데, 향후 운영될 배터리 재활용을 위한 상업용 습식 제련소에서 이를 원료로 사용할 예정이다.

바스프 촉매 사업 부문 사장 피터 슈마허(Peter Schuhmacher) 박사는 “바스프의 배터리 재활용 블랙 매스 공장에 대한 이번 투자는 전체적인 배터리 재활용 밸류 체인을 구축하기 위한 단계로 볼 수 있다. 이를 통해 엔드 투 엔드(end-to-end) 재활용 프로세스를 최적화하고 탄소 발자국을 줄일 수 있다”고 설명했다. “또한 수명이 다한 배터리에서 새 배터리로 거듭나기 위한 CAM 생산까지 최적화된 순환형 사이클을 구축함으로써 전체적인 배터리 생산 체계 안에서 고객을 지원하고 원자재 채굴에 대한 의존도를 줄여 순환 경제를 가능하게 할 계획”이라고 말했다.

배터리 재활용은 전기차의 탄소 발자국을 줄이기 위한 노력이자 EU 배터리 규제안(EU Battery Regulation)에 따라 예상되는 순환 중심의 정책 요구 사항을 충족하는 중요한 수단이다. EU 배터리 규제안은 리튬 이온 배터리의 재활용 효율성 및 니켈, 코발트 및 리튬에 대한 회수 및 재활용 함량 목표치를 포함한다.

◆ 양극활물질 및 고함량 망간 제품 등 중국 내 배터리 소재 생산능력 확대

이와 더불어, 지난 2021년 중국 배터리 소재 선두기업 샨샨(Shanshan)과 함께 설립한 배터리 소재 합작사 '바스프 샨샨 배터리 머티리얼즈(BASF Shanshan Battery Materials Co., Ltd., 이하 BSBM)' (바스프 51%, 샨샨 49%)를 통해 중국 및 글로벌 고객을 위한 배터리 소재 생산능력을 확대한다. 합작사는 이를 통해 연간 100kt의 양극활물질(Cathode Active Material, CAM)을 생산, 빠르게 성장하는 전기차 산업의 수요를 충족시킬 예정이다.

2022년 4분기 가동 예정인 새로운 생산 라인은 다결정 및 단결정을 위한 고함량 니켈(high-nickel)과 초고함량 니켈 NCM(니켈·코발트·망간 산화물)에서부터 고함량 망간(manganese-rich) NCM 제품에 이르기까지 고도의 제품 포트폴리오를 생산하고 고객의 다양한 요구를 충족할 수 있도록 유연하게 설계되었다. 고함량 망간 제품은 이미 상당 규모로 제조되고 있으며, 제품 개발의 진전은 앞으로 더욱 가속화되어 고객의 이러한 제품 사용도 확대될 것으로 기대된다.

피터 슈마허 박사는 “바스프의 고함량 망간 제품은 다른 3원계 양극재에 비해 높은 가성비를 보여준다“며 “최근 상당한 가격 상승과 변동을 보인 코발트나 니켈에 비해 사용이 원활하기 때문에 고객에게 보다 낮은 비용으로 안전성을 추구할 수 있다”고 말했다.

이번에 확장하는 새로운 라인은 오프가스(off-gas), 폐열 및 산소 재활용을 포함한 혁신적인 에너지 회수 기술을 갖췄다. 이러한 기술이 배터리 산업에 적용된 것은 이번이 처음이며, 이는 BSBM의 광범위한 산업 운영 경험과 바스프의 화학 공정 설계 노하우가 결합된 결과다.

바스프 배터리 소재 사업 부문 총괄 및 BSBM이사회 의장 마이클 베이어(Michael Baier) 박사는 “바스프가 가진 화학적 노하우가 R&D 및 생산 분야의 기술 전문성과의 시너지를 통해 업계 선도적으로 탄소 발자국을 줄이고 지속가능한 CAM 제품 생산에 기여하게 되어 기쁘다”고 밝혔다.

이번 확장 프로젝트에는 자동화 및 지능화가 이루어진 지속가능한 공장을 위해 스마트 팩토리 솔루션이 적용된다. 공정 설계, 생산 환경 관리 및 먼지 제어 측면에서 업계 최고 수준을 구현하여 배터리 소재 산업의 주요 자격 요건을 충족함과 동시에 뛰어난 품질로 신속한 대량생산이 가능하다.

BSBM의 CEO 재이 양(Jay Yang)은 “BSBM은 세계 최고 수준의 표준을 충족하기 위해 제조 및 환경보호 설비를 지속 향상시키고 있다”며 “친환경적이고 책임감 있는 CAM 생산자가 되기 위하여 고객과 직원에 대한 회사의 약속을 지속 이행하고 있다"고 전했다.

◆ 리튬이온 배터리 제조 위한 음극 바인더 시리즈 리시티(Licity®)의 새로운 등급 출시

마지막으로, 리튬이온 배터리 제조를 위한 음극 바인더 리시티(Licity®) 제품 포트폴리오를 확장한다. 리튬이온 배터리의 한계를 극복하기 위해 설계된 바스프의 리시티 바인더는 우수한 가공성과 코팅 용이성이 특징으로 기계적 및 전기화학적 특성이 우수하다. 이번에 나오는 바스프의 2세대 스티렌부타디엔고무(SBR) 바인더 리시티 2698 X F는 실리콘 함량 20% 이상의 음극에 최적화됐다. 해당 제품은 리시티 제품군의 기존 특성에 더하여 배터리 용량과 충·방전 주기를 늘리고 충전 시간을 단축한다.

리시티 2698 X F는 바이오매스 균형 접근법(biomass balance approach)에 따라 제조가 가능하며, 접근법에 따라 바스프의 생산 공정에 공급되는 바이오매스는 바인더에 할당된다. 바스프는 리시티 바인더의 생산 원료부터 고객들에게 공급되기까지 전 과정에서 경제적 측면과 동시에 환경 및 사회적 책임 또한 중요시하고 있다.

바스프 유럽·중동·아프리카(EMEA) 파이버 본딩(Fiber Bonding) 사업 총괄 토르스텐 하벡(Thorsten Habeck) 박사는 “내연기관차에서 전기차로의 시장 변화가 가시화되고 있다“며 “바스프의 새로운 배터리 바인더 리시티 2698 X F를 통해 배터리의 낮은 용량과 긴 충전 시간과 같은 문제를 해결할 수 있다”고 전했다.

씨스켐닷컴(2022-07-01)