Reciclagem de bateria LFP por rota hidrometalúrgica

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Resumo

Os veículos elétricos se destacam pela a baixa emissão de gases de efeito estufa, frente aos tradicionais veículos a combustão. Os carros elétricos são equipados com baterias de íon de lítio, que são fabricadas com ânodo, cátodo e separador polimérico. O ânodo é fabricado com grafite e cobre, enquanto o cátodo é feito de alumínio e material ativo. As baterias com material ativo composto por lítio, ferro e fosfato se destacam no segmento de veículos de grande porte, devido à sua alta estabilidade térmica. Para atender a demanda, novas baterias de íons de lítio são fabricadas a partir da exploração de recursos naturais, destacando-se os impactos da atividade de mineração. Quando chegam no fim da vida útil, as baterias são recicladas majoritariamente por rota pirometalúrgica, utilizando fornos com temperaturas acima de 600°C e emitindo CO₂. A rota hidrometalurgica tem potencial para atender a reciclagem de baterias reduzindo as emissões de CO₂ e gases tóxicos e recuperando metais como Li, Fe e Al em produtos de maior valor agregado. A reciclagem das baterias do tipo LiFePO₄ inicia-se com tratamentos físicos para liberação do material ativo, depois o material cominuído é lixiviado com ácidos. O licor da lixiviação deve ser então purificado utilizando precipitação, troca iônica e membranas para obter produtos de alto valor agregado

Abstract

Electric vehicles stand out for their low emission of greenhouse gases, compared to traditional combustion vehicles. Electric cars are equipped with lithium-ion batteries, which are manufactured with anode, cathode and polymeric separator. The anode is made of graphite and copper, while the cathode is made of aluminum and active material. Batteries witch has active material composed of lithium, iron and phosphate stand out in the large vehicle segment, due to their high thermal stability. To meet the demand, new lithium-ion batteries are manufactured from the exploitation of natural resources, highlighting the impacts of mining activity. When they reach the end of their useful life, the batteries are mostly recycled by pyrometallurgical route, using ovens with temperatures above 600°C and releasing CO₂. The hydrometallurgical route has potential to battery recycling with reduced CO₂ and toxic gas emissions and recovery metals such as Li, Fe and Al in products with higher added value. The recycling of LiFePO₄ batteries starts with physical treatments to release the active material, then the comminuted material is leached acids. The leach liquor must be purified using chemical precipitation,  ionic  change and membranes, to obtain as products with  high value added.

Fluxograma

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Financiamento

EMBRAPII – TUPY