Reciclagem de bateria de íons de lítio do tipo NCA por rota hidrometalúrgica.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Castro, Roberta Hergessel de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
• Palavras-chave em Português: Veículos elétricos; Baterias de íons de lítio; Reciclagem; Hidrometalurgia; Lixiviação; Solvent extraction; Precipitation; Nickel; Leaching; Hydrometallurgy; Electric vehicles; Cobalt; Aluminum
• Link de acesso: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-07052026-071924/

O número de veículos elétricos circulando no sistema de transporte está crescendo cada vez mais. Quanto mais esse número cresce, maior a quantidade de resíduo eletrônico gerado. Isso se torna uma grande preocupação para o meio ambiente, uma vez que não há local adequado para o seu descarte. Estudos mostram que a reciclagem das baterias de íons de lítio pode recuperar metais de grande interesse no mercado. Metais críticos são colocados como prioridades, visando a viabilidade econômica do processo. Rotas hidrometalúrgicas de reciclagem vêm sendo testadas e aplicadas para recuperação de metais devido ao menor consumo energético e produção de produtos puros. Entre as técnicas utilizadas em hidrometalurgia, ácidos orgânicos e inorgânicos vêm sendo testados para a lixiviação dos metais. Após encontrar a melhor rota de lixiviação, técnicas de purificação são aplicadas, sendo as mais utilizadas: extração por solventes e precipitação. Este trabalho teve por objetivo a caracterização da bateria do tipo NCA por diferentes técnicas, o estudo da melhor rota de lixiviação e a purificação dos metais de interesse. A bateria foi desmantelada manualmente e caracterizada pelas técnicas de DSC, FTIR, DRX, MEV-EDS e FAAS. A análise química indicou que a bateria é composta por 1,0% de Li, 21,0% de Cu, 9,0% de Al, 7,5% de Ni, 1,3% de Co e 7,5% de C. As baterias seguiram para moagem e seu material ativo ficou mais concentrado na fração correspondente, sendo igual a 2,4% de Li, 21,2% de Cu, 6,8% de Al, 18,1% de Ni, 3,2% de Co e 18,5% de C. O material moído seguiu para lixiviação com H2SO4, H3PO4 e C6H8O7, variando concentração, temperatura, tempo e razão sólido/líquido. A condição ótima encontrada neste trabalho foi 1,0mol/L de H2SO4, a 90°C, 90min e razão 1/5. Nestas condições, extraiu-se 98% de Ni, 99% de Co, 97% de Li, 42% de Al e 0% de Cu. Este licor seguiu para a etapa de purificação, sendo o Al separado por precipitação, com Na2CO3. A solução remanescente seguiu para a etapa de extração por solventes, onde 99,3% do Co foi extraído com o extratante Cyanex® 272 10%v/v em querosene a 60°C, razão aquosa/orgânica 1/1. Somente 2 e 3% de Li e Ni foram coextraídos nesta etapa, respectivamente. O Co da fase orgânica foi reextraído com H2SO4 2,0mol/L com um estágio e, em seguida, precipitado com Na2CO3 em pH 7,0, formando CoCO3. O Ni da solução aquosa foi precipitado com NaOH em pH 8,0, formando Ni(OH)2 e o Li restante em solução foi precipitado como Li2SO4 pela técnica de cristalização.