Dissertação

{pt_PT=Hydrometalurgical Processing of Li-ion batteries from Electric Vehicles} {} EVALUATED

{pt=O aumento de veículos elétricos (EV), promove o crescimento das baterias de iões de lítio em fim de vida (LIB), sendo necessário um processo de reciclagem eficiente. Estudaram-se as operações unitárias de remoção do eletrólito, separação do pó da folha e lixiviação ácida. Retirou-se 50\% do eletrólito. Foi realizado um balanço mássico dos componentes da bateria e célula. A célula corresponde a 57\% do peso total da bateria, enquanto que o cátodo e ânodo a 25\% e 31\% da célula, respetivamente. Os restantes 44\% são do invólucro de alumínio e material orgânico. O pó e folha de cada elétrodo foram caracterizados morfologica e quimicamente. As condições de lixiviação orgânica, foram otimizadas. O agente lixiviante selecionado foi o ácido cítrico a 1 M, o redutor H2O2 1% vol/vol, o L/S 15 L/kg, a temperatura 90oC e o tempo 3 horas. Nas condições referidas obtiveram-se eficiências de 100% para o cobalto e níquel e 90% para o lítio. Para o alumínio o máximo foi 50%. Finalmente, investigou-se a influência da temperatura de calcinação. Verificou-se que o aumento da mesma contribui para a eficiência de lixiviação. , en=The number electric vehicles (EVs) on the market is increasing as well as the number of end of life Lithium Ion Batteries (LIBs) that will enter the waste stream. It is of utmost importance to develop an efficient recycling process. A goal of this research is to suggest a process that can be implemented industrially. The several unit operations required, such as electrolyte removal, foil and powder separation and acid leaching were studied. Almost half of the electrolyte was removed, and the electrode parts were successfully separated using a brush. A mass balance of the components of the battery module and cell was carried out. The cell makes up 57\% of the battery module, cathode and anode are 25\% and 31\% of the cell, respectively. The remaining are the outer aluminum case and organic materials. Organic acid leaching is a rising process to attain a more sustainable recycling route, since it avoids acidic wastewater. The optimal leaching conditions were found to be citric acid at 1 M as leaching agent, hydrogen peroxide 1\% vol/vol as reducer, an L/S of 15 L/kg, temperature of 90oC and leaching time of 3 hours. In the aforementioned conditions, 100% of cobalt and nickel and 90% of lithium could be leached. No more than 50% of aluminum was solubilized. Lastly, calcination temperature was evaluated, and an increase in thermal treatment temperature, increases leaching efficiency due to an increase in powder reactivity. }
{pt=Baterias de iões de lítio, Ácidos orgânicos, Lixiviação, Remoção do eletrólito, en=Lithium ion battery, Organic acid, Leaching, Electrolyte removal}

Junho 27, 2019, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Alberto Gonçalves N

LNEG

Investigador Auxiliar

ORIENTADOR

Fernanda Maria Ramos da Cruz Margarido

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado