Desenvolvimento de um processo híbrido mais sustentável para extração de lítio e cobalto de baterias de íons de lítio

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Model, José Cristiano Mengue
• Orientador(a): Veit, Hugo Marcelo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Baterias de lítio; Reciclagem; Hidrometalurgia
• Palavras-chave em Inglês: Lithium-ion batteries; Recycling; Mechanical processing; Hydrometallurgy; DL-Malic acid
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/274447

As baterias de íons de lítio (BIL) são as mais empregadas como fonte de energia para dispositivos portáteis devido à sua alta densidade de energia. As BIL são compostas principalmente por lítio, cobalto, manganês, alumínio e cobre, sendo que os metais de maior interesse, e presentes em maior teor mássico, a serem recuperados são o Li e o Co com cerca de 5 a 7% e 5 a 20 %, respectivamente. Após seu período de vida útil as BIL podem ser utilizadas como fonte secundária para obtenção desses materiais. Assim, este trabalho tem por objetivo o estudo de uma rota mais ambientalmente favorável com o uso de processamento mecânico e hidrometalurgia, testando um agente lixiviante orgânico (ácido DL-Málico) para concentrar e extrair lítio e cobalto de BIL provenientes de aparelhos celulares. As baterias foram cominuídas e separadas granulometricamente e a fração menor que 500 μm foi utilizada na etapa hidrometalúrgica. As lixiviações foram realizadas por ácido DL-málico (C4H6O5) e comparadas com ácido sulfúrico (H2SO4), os experimentos foram conduzidos com e sem adição do agente oxidante peróxido de hidrogênio (H2O2). Também foi feito um estudo do pré-tratamento térmico da amostra de 500 μm, a 650ºC, para remoção prévia do aglutinante PVDF (fluoreto de polivinilideno), presente no pó catódico, e avaliar sua influência no teor de metais lixiviados. Os melhores rendimentos ocorreram na presença de H2O2 10 % v/v e com pré-tratamento térmico. Fazendo uma extrapolação dos melhores resultados obtidos, e considerando 1 tonelada de BIL, no processo realizado com ácido sulfúrico, seria possível recuperar 188,4 kg de Co e 24,2 kg de Li. Ao ser utilizado o ácido DL-málico, seria possível obter 169,6 kg de Co e 20,7 kg de Li. Mesmo sabendo que estes resultados referem-se a condições ideais de laboratório, os dados sugerem que o uso do ácido DL-málico possui grande potencial para ser utilizado em processos de lixiviação do Cobalto e do Lítio a partir dos resíduos de BIL.