EU, 리튬이온 배터리 산업에서 PFAS 대체제 관련 주요 당면과제 협의 진행

EU, 리튬이온 배터리 산업에서 PFAS 대체제 관련 주요 당면과제 협의 진행

 

 

- KIST Europe 제공

 

EU 보고서에 따르면 PFAS(Per- and polyfluoroalkyl substances) 대체제의 사용은 자동차, 전동 공구 및 가전 제품에서 리튬 이온 배터리의 성능을 심각하게 저하시킬 수 있으며, 이 문제를 해결할 새로운 혁신 기술 개발에는 수년이 걸릴 수 있다고 밝혔음.

정책 컨설팅 그룹 FIPRA가 발간한 이 보고서는 지난 10월 배터리 업계, EU 집행위원회, ECHA(European chemicals agency), 독일 환경청 간의 정보 교환을 통해 제안된 EU의 PFAS 제한과 관련하여 복잡한 리튬 이온 배터리 화학물질에 대해 논의한 내용을 담고 있음.

11월 21일에 발표된 이 보고서는 ECHA와 이 제안에 참여한 유럽 5개국이 배터리와 반도체를 포함한 특정 부문에 대한 사용 금지에 대한 대체 옵션을 모색하고 있다는 내용의 진행 보고서를 발표한 직후에 발표되었음.

에너지 저장 기술을 위한 ZSW 연구소가 주최한 10월 정보 교류회에서는 고성능 배터리의 캐소드 바인더(cathode binder)로 현재의 비 PFAS 폴리머를 사용하면 “심각한 성능 퇴보”를 초래할 수 있다고 보고했음.

보고서에 따르면, 고성능 배터리의 캐소드는 바인더 재료로 약 2%의 폴리비닐리딘 디플루오라이드 (polyvinylindine difluoride, PVDF)를 사용하며, PVDF는 캐소드 바인더 재료에 필요한 모든 기능적 요구사항을 충족하는 “유일하게 산업적으로 입증된 재료”임.

바인더 재료는 n-메틸-피롤리돈(n-methyl-pyrrolidone, NMP) 용매를 사용해야 하며 이 물질은 EU에서 생식 독성으로 분류되어 REACH(Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals)에 따라 사용이 제한됨. 따라서 NMP 사용은 고가의 용매 추출 및 회수 시스템을 필요로 하며, 이 과정에서 탄소 발자국이 많이 발생함.

많은 조직이 PVDF와 NMP의 대체제를 찾기 위해 연구를 수행했지만 기술적으로 실현 가능한 대안이 확인되더라도 회사의 배터리 제조 공정에 새로운 재료를 대체하는 단계가 다른 산업 분야보다 훨씬 더 복잡하다는 사실을 발견했다고 보고서는 밝혔음.

자동차 부문의 경우 차세대 전기차를 지원하는 새로운 배터리 플랫폼을 설계하고 개발하는 데 약 4년이 걸리며 최소 10년 동안 해당 세대의 차량 개발을 지원해야 한다고 덧붙였음.

“배터리 셀 화학을 변경하려면 안전과 수명을 보장하기 위한 새로운 설계 검증과 자동차에 대한 새로운 형식의 승인도 필요하다."라고 보고서는 말했음.

이 보고서는 고성능 응용 분야에서 성능 저하를 최소화하면서 PFAS가 없는 캐소드 바인더 소재에 대한 새로운 혁신이 필요하다고 결론지었음. 또한 “이를 위해서는 배터리 셀 수명 주기의 모든 단계에서 기술적 옵션의 영향을 조사하고 검증할 수 있는 포괄적인 접근 방식과 충분한 시간이 필요합니다.”고 밝혔음.

NGO들은 유럽이 친환경 기술로 전환하는 과정에서 PFAS를 사용하지 않을 수 있으며, 전기차를 비롯한 많은 분야에서 이미 대체제가 사용 가능하거나 “곧 출시될” 것이라고 말했음.

※ 참조: https://fipra.com/insights/navigating-pfas-substitution-challenges-in-the-lithium-ion-battery-industry/

 

* 출처 : FIPRA