Leaching Of Wasted Lithium Ion Battery Cathode Metals By Aqueous Solutions Saturated With Flue Gas

Lityum iyon piller, daha yüksek özgül kapasiteleri, daha uzun hizmet ömürleri ve daha düşük

kendi kendine deşarj oranları nedeniyle son yıllarda elektrikli araçlar, cep telefonları ve

taşınabilir elektronik cihazlar gibi birçok enerji depolama uygulamasında giderek daha fazla

kullanılmaktadır. Buna paralel olarak aşırı miktarda atık pil sorunu ortaya çıkmaktadır. Atık

lityum iyon piller, elektrolit ve ayırıcı gibi kirleticiler ile katot tarafında önemli ekonomik

değere sahip lityum, kobalt, nikel, manganez ve alüminyum gibi bazı metal oksitleri içerir. Atık

lityum iyon iyon pillerin geri dönüşümü sadece çevresel açıdan değil aynı zamanda ekonomik

açıdan da önemli bir problem olarak çözüm beklemektedir. Lityum iyon pil katodlarında

bulunan bu değerli metallerin geri kazanımı üzerine pek çok çalışma yapılsa da henüz ekonomik

ve çevresel açıdan genel Kabul görümüş bir yöntem yoktur. Bu çalışmada, lityum iyon

pillerdeki metallerin pil katotlarından geri kazanımına alternatif bir yaklaşım araştırılmıştır. Bu

kapsamda baca gazı ile doyurulmuş sulu çözeltiler, geçiş metallerini ve lityumu katot

malzemesinden çözerek almak için liç reaktifi olarak kullanılmıştır. Bu şekilde, bir başka

sorunlu kirlilik kaynağı olan baca gazı, bu çalışmada bir liç reaktifi olarak değerlendirilmiştir.

İlk olarak atık lityum iyon pillerden gelen katot malzemeleri, liç işleminden önce bağlayıcı ve

karbon siyahı gibi yanıcı bileşenleri uzaklaştırmak için bir ısıl işleme tabi tutulmuştur. İkinci

aşamada ise liçing işlemi gerçekleştirilmiş ve gaz akış hızı, karıştırma hızı, sıcaklık ve katı-sıvı

oranı gibi parametrelerin çözünme işlemine etkileri araştırılmıştır. Kalsinasyon işlemi öncesi

ve sonrası katot malzemesinin morfolojik yapısı XRD ve SEM analizleri ile incelenmiştir.

Sonuç olarak, kalsinasyon işlemi sırasında katot malzemesindeki karbon siyahı ve bağlayıcının

büyük oranda uzaklaştırıldığı gözlemlenmiştir. Kalan metal içeriği, baca gazı ile doymuş suda

çözündürülmiştir. Parametreler incelendiğinde çözünmüş metal içeriğinin sıcaklık ve gaz akış

hızındaki artışla arttığı; katı/sıvı oranı ve karıştırma hızındaki artışla ise azaldığı belirlenmiştir.

60 ºC'de yapılan deneylerde, metallerin çözünmüş yüzdeleri 240 dakikalık denemelerde %95,54

Li, %72,76 Co, %97,19 Mn, %88,70 Ni, %90,57 Fe ve %90,20 Al olarak bulunmuştur.