Lixiviação Ácida De Baterias Íon-Lítio

Abstract

publicado na web em 22/02/2018 ACIDIC LEACHING OF Li-ION BATTERIES. This paper describes a route for recovering cobalt and lithium from spent Li-ion batteries via acidic leaching. Sulfuric, hydrochloric, hydrofluoric and formic acids were used as leachants. Hydrogen peroxide was added as reductant, except for formic acid since it is itself a reductant. Experiments were run at [25][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39][40] o C for 1-3 h. Under the best optimal conditions, the leaching efficiency order was HCl ≈ HF > H 2 SO 4 > HCOOH. Over 90 wt.% of cobalt and lithium were leached by the inorganic acids. The insoluble matter corresponds mainly to the carbon from the cathode. Co(II) was extracted with D2EHPA 16 vol.% diluted in n-hexane at pH ~5 (A/O ratio 1/1 vol/vol, one stage, 25 °C). Co(II) striping was possible using a dilute leachant (1-2 mol L -1 HCl or H 2 SO 4 , 4-5 mol L -1 HF or HCOOH). Lithium was isolated from the raffinate by precipitation as carbonate or phosphate.Keywords: lithium-ion battery; metals recovery; solvent extraction; cobalt; lithium. INTRODUÇÃOAs baterias de íon-lítio por apresentarem uma elevada densidade de energia, vida útil longa, massa reduzida, taxa de descarga baixa e menor toxicidade em relação a outros tipos de baterias (níquel-cád-mio, níquel hidreto metálico), são hoje muito utilizadas em telefones celulares, câmeras fotográficas e outros equipamentos eletroeletrônicos (EEE) portáteis.1,2 O desenvolvimento de novas versões tecnológicas desses equipamentos e a maior facilidade de acesso dos mesmos a mais camadas da população levam a uma inevitável elevação da produção e do consumo de EEE e, consequentemente, de suas baterias. Mais de 60% do mercado da energia potátil é hoje preenchido por baterias de íon-lítio.3-6 Suas características o colocam na dianteira do desenvolvimento de veículos híbridos e elétricos. [6][7][8] Essas baterias apresentam em sua composição um ânodo, um cátodo, coletores de corrente, um separador, um eletrólito, um invó-lucro externo e peças de vedação. O ânodo é composto de grafite, lítio, carbono e fluoreto de polivinilideno (PVDF), que fixa os demais componentes ao coletor de corrente, que é uma lâmina de cobre; o eletrólito é tipicamente hexafluorfosfato de lítio (LiPF 6 ) em solvente orgânico, normalmente carbonato de etileno (CE), carbonato de dietila (DEC), carbonato de dimetila (DMC) ou misturas deles. O separador é feito de polipropileno (PP) ou polietileno (PE). O cátodo é feito de carbono (grafita), um óxido misto contendo lítio e cobalto (como o LiCoO 2 , que detém ~40% do mercado 6 ) e PVDF, que fixa os componentes ao coletor de corrente do cátodo, que é uma lâmina de alumínio. Hoje, cerca de 25% do cobalto produzido no mundo se destina à manufatura de baterias.8 A expansão do mercado de EEE portáteis pressiona o preço desse metal nos mercados internacionais. 9,10Além disso, devido a problemas relacionados à disponibilidade de cobalto (as principais fontes primárias se localizam em regiões de forte instabilidade geopolítica...

RECOVERY OF METALS FROM ELECTROACTIVE COMPONENTS OF SPENT Ni-MH BATTERIES AFTER LEACHING WITH FORMIC ACID

“…The extraction order Zn(II) + Fe(II) -Mn(II) -Co(II) under increasing pH found in this work is the same reported in the literature in sulfate (Ritcey and Ashbrook, 1984) and fluoride media (Silva et al, 2018). This result is in line with the weak ligand character of the formate anion (Lurie, 1978).…”

“…The results are shown in Figure 2 and 3 for nickel, lanthanium and iron, the most abundant metals in the electroactive components (Table 1). An increase in the temperature greatly improved leaching of nickel and lanthanium, attaining ~100 wt.% at 40°C after 3 h. A similar effect was observed in some studies involving leaching of Zn-C and Li-ion batteries in the presence of organic acids (Ibiapina et al, 2018;Silva et al, 2018;Musariri et al, 2019). The other REEs behaved as lanthanium.…”

“…Co(II) and Ni(II) can also be recovered as hydroxides (Co(OH) 2 and Ni(OH) 2 ) upon addition of NaOH aq . (pH ~10) (Silva et al, 2018). In all cases an aqueous sodium sulfate is the final product, which can be recovered by slow evaporation of the final solution (Paulino et al, 2018).…”

“…It is safer to handle than concentrated inorganic acids (Vieceli et al, 2018;Liu et al, 2015). It is a promising candidate as a leachant for spent batteries (Fu et al, 2019, Ibiapina et al, 2018, Silva et al, 2018, particularly Li-ion ones. Apparently, less attention has been paid to processing of spent Ni-MH batteries in the presence of organic acids.…”

Manganês No Brasil: Descoberta, Extração, Consumo E Comercialização Numa Perspectiva Histórica

“…24 Novas e promissoras aplicações do manganês no setor de energia portátil estão nas pilhas de uso único Li/MnO 2 , 25 e em especial nas baterias de íon-lítio, onde substitui parte do cobalto no catodo LiCoO 2 . 26 O dióxido é utilizado como pigmento cerâmico (fabricação de telhas, tijolos e objetos de tonalidade negra, acinzentada e marrom, de belo efeito decorativo), 8 na manufatura de tintas (acelerador da formação de película da tinta e do verniz) e vidros de coloração verde, rósea ou púrpura.…”