폐자원 활용 LFP 양극재 합성 및 전기화학적 성능 평가

초록

본 연구는 폐 스테인리스 스틸 스크랩에서 유래한 황산철(FeSO₄·7H₂O)을 활용하여 리튬철인산염(LFP) 양극재를 합성하는 지속 가능한 공정 개발을 목표로 하였습니다. 전기차 배터리의 니켈 수요 증가와 저품위 스크랩의 재활용 문제는 효율적인 재활용 방법 개발의 중요성을 강조하고 있습니다. 본 연구에서는 재활용된 황산철을 LFP 합성의 전구체로 활용 가능성을 탐구하고, 전기화학적 성능을 평가하였습니다. 황산철을 이용한 LFP 합성은 여러 실험을 통해 최적화되었으며, 카본 코팅 및 니켈 도핑된 LFP를 사용하여 성능 향상을 도모했습니다. SEM, XRD, XPS 및 전기화학 임피던스 분광법(EIS)을 활용하여 구조적 및 전기화학적 평가를 진행한 결과, 약 160 mAh/g의 방전 용량을 기록하며 리튬이온 배터리용으로 적합한 LFP가 제조되었습니다. 이 연구는 재활용된 황산철을 배터리 소재로 활용할 수 있는 기반을 제공하며, 자원 절약, 비용 절감 및 지속 가능한 에너지 저장 산업 발전에 기여할 수 있습니다.