مروری بر روش های تولید لیتیم کربنات از باتری های لیتیمی ضایعاتی و انتخاب روش مناسب

افزایش روزافزون مصرف تعداد باتری های لیتیوم یون، فرصتی منحصر به فرد برای بازیابی و بازیافت لیتیم از کاتد و الکترولیت این نوع باتری ها محسوب می شود. کاربرد باتری های لیتیوم-یون در لوازم الکترونیکی و وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی به سرعت در حال رشد است و در نتیجه تقاضا برای استفاده از ذخایر فلز ارزشمند لیتیوم افزایش یافته است. ضایعات این باتری ها سلامت انسان و محیط زیست را به طور جدی تهدید می کنند . در همین حال، با توسعه وسایل نقلیه جدید، کمبود منابع فلزی ارزشمند که به عنوان مواد اولیه برای باتری های لیتیمی استفاده می شوند به یک مشکل جدی تبدیل شده است.لیتیوم به دلیل خواص ویژه ای که دارد، همچنان در دهه های آینده جزء ماده کلیدی و حیاتی برای باتری های قابل شارژ خواهد بود. یک باتری لیتیوم یون معمولی حاوی ۵-۷ درصد لیتیوم است. این مقادیر نشان می دهند که باتری های قابل شارژ، مواد اولیه با کیفیت بالا برای بازیابی لیتیوم هستند . در عین حال، امکان استفاده مجدد از باتری های لیتیوم یون مصرف شده برای برنامه های ذخیره انرژی وجود دارد. استفاده از روشهای مناسب برای بازیافت باتری های لیتیم -یون مصرف شده هم می تواند در منابع صرفه جویی کند و هم از محیط زیست محافظت کند . لیتیم به صورت خالص در باتری های لیتیمی استفاده نمی شود بلکه نمک لیتیم کربنات در ساخت کاتد مورد استفاده قرار می گیرد.در حال حاضر فرایندهای بازیافت کنونی باتری ها بر اساس نوع آنها متفاوت هستند. روش های مختلفی برای بازیافت لیتیم در قالب لیتیم کربنات در دنیا گزارش شده است. در این میان فرآیند های پیشنهادی برای بازیافت باتری های لیتیمی عبارتند از: ۱-هیدرو متالورژی ،۲- پیرو متالورژی ، ۳-فرآیندهای ترکیبی ۴-فرآیند بیولوژیکی. روش هیدرومتالورژی روشی مناسب برای بازیافت لیتیم و سپس تولید لیتیم کربنات است . روش هیدرومتالورژی روشی با بازده بازیابی بالا ، مصرف انرژی پایین، واکنش و سرعت واکنش بالا می باشد و به طور گسترده ای در فرایند بازیافت باتری های لیتیم یون ضایعاتی استفاده می شود. در حال حاضر، بازیافت هیدرومتالورژی لیتیوم از باتری های لیتیوم یون مصرف شده هنوز زمینه تحقیق بسیاری از محققان می باشد. به طورکلی فرآیند بازیافت باتری های مستعمل در روش هیدرومتالورژی شامل مرحله پیش عملیات باتری های لیتیم -یون مستعمل، لیچینگ فلزات از ماده کاتد با اسیدهای مختلف و جداسازی لیتیوم از محلول حاصل از لیچینگ میباشد. اگرچه باتری های لیتیم -یون مستعمل در حال حاضر برای بازیابی فلزات گرانبهای درون آنها به غیر از لیتیوم پردازش می شوند، اما چشم انداز خوبی برای بازیابی لیتیوم وجود دارد . به طوری که اشاره شد، لیتیوم کربنات محصول اصلی فرآیند استخراج لیتیوم است و یک ترکیب مهم برای باتری لیتیم یون است. یک مرحله مهم در استخراج لیتیوم، ترسیب لیتیوم کربنات از محیط لیتیوم سولفات با افزودن سدیم کربنات است. به دلیل حلالیت کم لیتیوم کربنات در آب و چالش های جداسازی و حذف سدیم سولفات از محصول، این مرحله دارای بازده بازیابی لیتیوم کم به صورت لیتیوم کربنات است و دستیابی به خلوص مطلوب محصول دشوار است. در ادامه، روند تبلور لیتیوم کربنات به طور کامل بررسی شده است . در این روش از انواع تکنیک ها استفاده شده است که در این میان استفاده از روش ترسیب کلاسیک و نیز تولید لیتیم بیکربنات و در ادامه از خالص سازی با استفاده از روش های کریستالیزاسیون مجدد و رزین تبادل یونی و در نهایت حرارت دهی آن برای تولید لیتیم کربنات بهره گرفته شده است. با توجه به مطالبی که آورده شد، در این مقاله روش های مختلف تولید و استحصال لیتیوم کربنات از باتری های لیتیم یون مستعمل ارائه و روش مناسب با امکانات کشور ارائه خواهد شد.

Keywords:

باتری لیتیمی , لیتیم کربنات , لیتیم , باتری