Reciclagem do eletrodo positivo de baterias de íon-Li exauridas utilizando ácido cítrico como lixiviador e precursor na formação de eletroquímica de Co(OH)2/Co3O4/LiCoO2 e química de Co3O4/LiCoO2

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2016
Autor(a) principal: Santana, Ívina Langsdorff
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Química
Centro de Ciências Exatas
UFES
Programa de Pós-Graduação em Química
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Recycling
Lithium ion batteries
Citric acid
Cobalt oxide
Cobalt hydroxide
Cobalt lithium oxide
Reciclagem - Indústria
Baterias de lítio
Ácido cítrico
Óxido de cobalto
Óxido litiado de cobalto
Hidróxido de cobalto
Química
54
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/4749
Resumo: In this present work, cobalt and lithium from spent lithium ion batteries Samsumg® and HP® was recovered in hydrometallurgical process. Citric acid was leachant and H2O2was reductant agent. Two recycling routes was developed using leaching solution of cobalt and lithium: an electrochemical route; and a synthetic route. On electrochemical route, cobalt oxides (LiCoO2and Co3O4) and hydroxides electrodeposited on nickel substrate using galvanostatic technique. High current density of -0,45 Acm-2used for electrodeposition due to great stability of cobalt and lithium complex. Electrodeposition carried out using charge densities of -250, -300 and -350Ccm-2. Electrochemical recycling route presented low efficiency of electrodeposition (~1,5%) and recycled material, tested as pseudocapacitors, presented irrelevant capacitances (lower than 1 Fg-1). Synthetic recycling route was carried out using a sol-gel method for LiCoO2and Co3O4preparation. To form sol-gel precursor, leaching solution of cobalt and lithium citrate was used. Sol-gel precursor calcined at 250°C, 350 °C, 450 °C and 650 °C formed a mixed cobalt oxides compounds (LiCoO2and Co3O4). Mixed cobalt and lithium oxides tested as catalyst for methylene blue photodegradation presented good catalytic activity. Mixed cobalt oxides calcined at 450 °C degraded 90% of methylene blue after 10 hours and 100% after 24 hours of photocatalysis. Sol-gel precursor calcined at 850 °C formed only LiCoO2. Electrochemical properties of recycled cobalt and lithium oxide were studied using cyclic voltammetry. Recycled LiCoO2is a promising material for lithium ion batteries cathodes. The contribution of this work is that it presents a means to produce valuable materials having electrochemical and catalytic properties from recycled batteries trough a spent lithium ion batteries without polluting the environment
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Electrodeposition carried out using charge densities of -250, -300 and -350Ccm-2. Electrochemical recycling route presented low efficiency of electrodeposition (~1,5%) and recycled material, tested as pseudocapacitors, presented irrelevant capacitances (lower than 1 Fg-1). Synthetic recycling route was carried out using a sol-gel method for LiCoO2and Co3O4preparation. To form sol-gel precursor, leaching solution of cobalt and lithium citrate was used. Sol-gel precursor calcined at 250°C, 350 °C, 450 °C and 650 °C formed a mixed cobalt oxides compounds (LiCoO2and Co3O4). Mixed cobalt and lithium oxides tested as catalyst for methylene blue photodegradation presented good catalytic activity. Mixed cobalt oxides calcined at 450 °C degraded 90% of methylene blue after 10 hours and 100% after 24 hours of photocatalysis. Sol-gel precursor calcined at 850 °C formed only LiCoO2. Electrochemical properties of recycled cobalt and lithium oxide were studied using cyclic voltammetry. Recycled LiCoO2is a promising material for lithium ion batteries cathodes. The contribution of this work is that it presents a means to produce valuable materials having electrochemical and catalytic properties from recycled batteries trough a spent lithium ion batteries without polluting the environmentNeste trabalho, cobalto e o lítio presente em cátodos de baterias íon-Li exauridas de celulares Samsumg® e de notebook HP® são recuperadas em um processo hidrometalúrgico. Neste processo, o ácido cítrico é utilizado como agente de lixiviação. A partir da solução lixiviada desenvolvem-se rotas eletroquímica e química para reciclagem de cobalto e lítio. Na rota eletroquímica e com o auxílio da técnica cronopotenciometrica, obtem-se filme fino de um material misto composto por Co(OH)2,Co3O4 e LiCoO2. Devido à grande estabilidade dos complexos de cobalto e lítio na solução lixiviada, uma densidade de corrente de -0,45 Acm-2 e densidade de carga (250, 300 e 350 Ccm-2) são usadas para deposição do Co(OH)2,Co3O4 e LiCoO2. A reciclagem eletroquímica apresenta baixa eficiência de carga de eletrodeposição (em torno de 4,0 %) e o material reciclado tem capacitâncias de 8,39 mF/g para 350 Ccm-2. Para a rota química de reciclagem é utilizado o método de sol-gel. O material precursor é calcinado em diferentes temperaturas (250 °C, 350 °C, 450°C, 650 °C e 850 °C). O material reciclado pelo método de sol-gel, trata-se de uma mistura de óxidos (Co3O4/LiCoO2) para os precursores calcinados até a temperatura de 650 °C. Para o precursor calcinado a 850 °C forma-se apenas o LiCoO2. As misturas de óxidos (Co3O4/LiCoO2) calcinadas em diferentes temperaturas são testadas como catalisadores da fotodegradação do corante azul de metileno. O catalisador calcinado à temperatura de 450 °C tem a melhor atividade catalítica, degradando 90% do azul de metileno em 10 horas de fotocatálise. Medidas eletroquímicas são feitas com o óxido LiCoO2 calcinado a temperatura de 850°C. A voltametria cíclica do LiCoO2 reciclado apresenta boa reversibilidade de intercalação e desintercalação de lítio nos sítios do óxido de cobalto. O LiCoO2 reciclado é um material promissor para fabricação de cátodos de baterias íon-Litio. Esse estudo fornece importantes parâmetros para desenvolvimento de novas metodologias verdes de reciclagem de baterias íon-Li.Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em QuímicaCentro de Ciências ExatasUFESPrograma de Pós-Graduação em QuímicaFreitas, Marcos Benedito José Geraldo deLelis, Maria de Fátima FontesFerreira, Rafael QueirozAlmeida, Luiz Carlos PimentelSantana, Ívina Langsdorff2016-08-29T15:35:42Z2016-07-112016-08-29T15:35:42Z2016-03-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfSANTANA, Ívina Langsdorff. Reciclagem do eletrodo positivo de baterias de íon-Li exauridas utilizando ácido cítrico como lixiviador e precursor na formação de eletroquímica de Co(OH)2/Co3O4/LiCoO2 e química de Co3O4/LiCoO2. 2016. 87 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Exatas, Vitória, 2016.http://repositorio.ufes.br/handle/10/4749porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-06-28T17:52:27Zoai:repositorio.ufes.br:10/4749Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-06-28T17:52:27Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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