Dissertação

{pt_PT=Recycling of Li-ion batteries from electric vehicles} {} EVALUATED

{pt=A reciclagem de baterias de iões de lítio (iões-Li) tem atraído atenção por motivos económicos e ambientais devido ao crescimento do número de veículos elétricos, o que contribui para um aumento da quantidade destas baterias. O objetivo deste trabalho foi caracterizar físico-quimicamente as baterias de iões-Li usadas num veículo elétrico híbrido, contribuindo para uma melhor definição do seu processo de reciclagem. Foi proposto um procedimento para efetuar o descarregamento e desmantelamento seguro de um módulo destas baterias. A caracterização das células incluiu o balanço mássico dos componentes e a análise elementar, identificação de fases e morfologia dos elétrodos. Efetuou-se também o processamento hidrometalúrgico das baterias e a receita orçamental dos metais recuperados foi avaliada. Os elétrodos, constituídos por Li (1.1%), Ni (5.7%), Co (1.0%), Cu (17.1%) e Al (6.1%), correspondem a 60% do peso das células. Os restantes componentes são peças metálicas (21%), componentes plásticos (11%) e eletrólito (9%). A difração de raios-X permitiu identificar a grafite no material anódico e, juntamente com a análise elementar, a bateria foi classificada como NCA. A morfologia do material ativo do ânodo e cátodo mostrou uma morfologia das partículas do tipo euédrico e esférico, respetivamente. As melhores condições de lixiviação, para um rácio L/S de 20L/Kg a 60ºC, foram atingidas após 1 h de lixiviação, utilizando 0.5 M H2SO4 com Na2S2O5 visto que se obteve uma recuperação total dos metais Li, Ni e Co, minimizando a solubilização do Al e Cu (15% e 0.005% respetivamente). A receita orçamental foi de 678 €/tonelada. , en=Recycling of spent lithium-ion batteries (LIBs) has attracted significant attention from an economical and environmental perspective due to the increasing number of electric vehicles, contributing to a growing amount of LIBs entering the waste stream. The present work aimed at the physicochemical characterization of spent LIBs, contributing for a better definition of their recycling process. A procedure for a safe discharge and disassembly of a LIB module used in a hybrid electric vehicle was proposed. The characterization of the battery’s cells included the components’ mass balance and the elemental analysis, phase identification and morphology of the electrodes. Additionally, the hydrometallurgical extraction of metals and revenue of the recovered elements was evaluated. The electrodes containing Li (1.1%), Ni (5.7%), Co (1.0%), Cu (17.1%) and Al (6.1%) correspond to 60% of the cell’s weight. The remaining components are the metallic parts (21%), the plastic components (11%) and the electrolyte (9%). In the X-ray powder diffraction, the graphite phase was identified in the anodic material and together with the elemental analyses, the battery was categorized as NCA. The morphology of the anodic and cathodic active material showed an euedric and spherical morphology of the particles, respectively. The best leaching conditions with a L/S ratio of 20 L/kg and at 60ºC were achieved after 1 h of leaching using 0.5M H2SO4 with 0.1M Na2S2O5 as the recovery of Li, Ni and Co was about 100% while the Al and Cu yield was around 15% and 0.005%, respectively. The expected revenue was 678 €/ton.}
{pt=Baterias de iões de lítio, reciclagem, lixiviação, procedimento de descarga, en=lithium-ion batteries, recycling, leaching, discharge procedure}

Novembro 28, 2018, 13:0

Orientação

ORIENTADOR

Fernanda Maria Ramos da Cruz Margarido

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Carlos Alberto Gonçalves Nogueira

LNEG

Investigador