Processamento mecânico e lixiviação química na recuperação de elementos valiosos de baterias de lítio

Ramirez-Quintero, Deyber Alexander; Pimentel, Marcos Batista Cotovia; Eleutério Filho, Sebastião; Oliveira, Carlos Roberto Mendes de

doi:10.1590/1809-4422asoc00201vu27L4OA

home Sumário navigate_before Anterior Atual Seguinte navigate_next

home Sumário

Original Article • Ambient. soc. 27 • 2024 • https://doi.org/10.1590/1809-4422asoc00201vu27L4OA linkcopiar

Processamento mecânico e lixiviação química na recuperação de elementos valiosos de baterias de lítio

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

A implementação do Sistema de Logística Reversa do Brasil, regulamentado pelo decreto nº 10.240/2020, enfrenta desafios ambientais e tecnológicos significativos na coleta e tratamento de resíduos elétricos e eletrônicos pós-consumo (e-waste). Para mitigar os impactos adversos do e-waste no meio ambiente e na saúde humana, é necessário desenvolver tecnologias sustentáveis. Isso inclui a criação de rotas tecnológicas para reutilizar materiais valiosos do e-waste, apoiando os princípios da economia circular e promovendo o desenvolvimento socioeconômico. Especificamente, o crescente descarte de baterias de lítio exige métodos de reciclagem eficientes, de baixo custo e ambientalmente amigáveis. Este estudo explora o estabelecimento de uma rota tecnológica para recuperar elementos valiosos de baterias de lítio esgotadas. Enfatiza o processamento físico sem tratamento térmico e os métodos hidrometalúrgicos que envolvem lixiviantes inorgânicos e orgânicos. O objetivo é facilitar a adoção desses métodos no setor industrial do país.

Palavras-chave:
Sistema de Logística Reversa; Baterias de Lítio; Processamento mecânico; Resíduos Eletroeletrônicos; Processo de lixiviação

Structural Component	Chemical Composition	Hazardous Effects
Anode	Copper (metal foil)	Gastrointestinal problems
	Grafite	It irritates the eyes and mucous membranes
Cathode Oxide	Aluminum (metal foil)	Lung damage
	Cobalt Oxide	Respiratory effects, congestion, edema, and lung hemorrhage
	Manganese Oxide (VI)	Lung damage
	Nickel Oxide	Skin carcinogenesis
	Lithium	Non-hazardous if ingested
Electrolyte	LiPF₆	Toxic smoke during heating/burning
Binders	Polypropylene	Vapors when burned (mucous irritation)
Binders	Polyvinylidene fluoride	Toxic when inhaled; Toxic smoke during heating

Author	Battery type	Perfo-ration in battery	Subs-tances used	Initial voltage	Final voltage	Concen-tration (wt%)	Time
Lu et al., 2013	Coin CR2025	Yes	NaCl	60% charge, ≈3,85 V	≈0.5 V	1.5 e 10	1% →70 min 5% → 25 min 10% → 10 min
Li et al., 2016	18650 (typical laptop batteries)	No	NaCl	-	-	5.10 e 20	5%→358 min→65,0% (max 73.6%) 10%→358 min→72.0% (max 75.6%) 20%→358 min→71,4% (max 76.8%) max 1460 min (24 h)
Shaw-Stewart et al., 2019	18.650	No	HCO₃ HPO₄ NH₄HCO₃ H₂PO₄ NaNO₂	4.2 V	Between 2 e 3 V	5	1440 min (24 h)

Components	Percentages (w/w)
Cathode + Anode + Electrolyte*	40.0%
External plastic casing	23.0%
Steel shielding	10.5%
Non-aqueous solvent	4.5%
Copper foil	8.2%
Aluminum foil	6.1%
Polymeric separator	5.1%
Electrical contacts	2.6%

Inorganic Acids				Organic Acids
Substance	Reference	Concen-tration	Efficiency (%)	Substance	References	Concen-tration	Efficiency (%)
Hydrochloric Acid	Wang et al. (2009);	4 M	Co: 97-99 Li: 97-98 Mn: 98-99 Ni: 97-99	Citric Acid	Fan et al. (2016);	1.25 M	Co: 90-97 Li: 89-100 Mn: 28-98 Ni: ≈93
	Shuva and Kurny (2013);	3 M
	Guzolu et al. (2016);	5 M			Zheng et al. (2016)	4 M
	Silva et al. (2018).	12 M
Nitric Acid	Lee and Rhee (2002);	1 M	Co: 50-95 Li: 80-95 Mn: ≈20 Ni: ≈40	Oxalic Acid	Sun and Qiu (2012);	2 M	Co: 97-98 Li: ≈98
	Castillo et al. (2012).	2 M	Co: 50-95 Li: 80-95 Mn: ≈20 Ni: ≈40		Zeng et al. (2015)	15 g/L	Co: 97-98 Li: ≈98
Sulfuric Acid	Chen and Ho (2018);	2 M	Co: 66-98 Li: 90-99 Mn: 50-98 Ni: 96-98	Malic Acid	Li et al. (2010a);	1.5 M	Co: 46-98 Li: 82-99 Mn: ≈99 Ni: ≈99
	Meshram, Pandey, Mankhand (2015);	1 M
	Silva et al., (2018);	9 M			Sun et al. (2017).	1.2 M
	Zhu et al. (2012).	2 M
Hydrofluoric Acid	Silva et al. (2018).	20 M	Co: ≈98 Li: 80-97	Tartaric Acid	Cheng (2018);	1 M	Co: 46.6-99.31 Li: 82.7-99.07 Mn: 99,3 Ni: 99.31
Formic Acid	Silva et al. (2018).	10 M	Co: ≈85 Li: ≈83		He et al. (2017).	2 M	Co: 46.6-99.31 Li: 82.7-99.07 Mn: 99,3 Ni: 99.31

vertical_align_top show_chart

more_horiz close
- image
- translate
- link
- article
- vertical_align_top
- file_download
- show_chart
- image
- translate
- link
- article

location_on

ANPPAS - Revista Ambiente e Sociedade Anppas / Revista Ambiente e Sociedade - São Paulo - SP - Brazil
E-mail: revistaambienteesociedade@gmail.com

rss_feed Acompanhe os números deste periódico no seu leitor de RSS

[TFN1] Font: Adapted from Meshram et al., 2020.