مروری بر بازیافت هیدرومتالوژیکی فلزات نیکل، کبالت ومنگنز از باتری های لیتیم-یون مستعمل

باتری های لیتیوم یون به طور گسترده ای در تلفن های همراه ، لپ تاپ ها ، دوربین های فیلمبرداری و سایر لوازم مدرن زندگی استفاده می شوند. به دلیل وزن کم، دانسیته انرژی بالا و عملکرد خوب، این نوع باتری ها به طور فزاینده ای جایگزین انواع دیگر باتری ها شده اند. طول عمر باتری های لیتیم -یون حدود ۱-۳ سال است. رشد فوق العاده در استفاده از باتری های لیتیم -یون منجر به تولید مقدار زیادی زباله در قالب باتری های لیتیم -یون ضایعاتی شده است . مواد خطرناک زیست محیطی موجود در باتری های لیتیوم یون مستعمل، مانند فلزات سنگین و مواد آلی، محیط زیست و سلامت انسان را تهدید می کند. از سوی دیگر، بازیافت این باتری ها از لحاظ اقتصادی مفید می باشد.در حال حاضر، فرآیندهای پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی دو مسیر متداول هستند که در بازیابی فلزات ارزشمند از باتری های لیتیوم یون مستعمل مورد استفاده قرار می گیرند.. انتظار می رود که فرایند هیدرومتالورژی بتواند روش مناسب برای جداسازی موثر و بازیابی فلزات مذکور باشد. در این فرآیند کلی با خرد کردن باتری، پوسته باتری لیتیم – یون مستعمل جدا می شود. سپس کاتد خرد شده و لیچینگ مواد کاتدی باتری با محلول اسید های معدنی نظیر اسید سولفوریک یا آلی مانند اگزالیک اسید انجام می شود. در روش هیدرومتالورژی روش های مختلفی از جمله روش استخراج حلالی، ترسیب شیمیایی با تنظیم pH و ... برای جداسازی فلزات مذکور گزارش شده است. رسوب دهی این فلزات با ارزش در محلول بر اساس حلالیت های متفاوت آنها در pH های مختلف می باشد. برای این منظور ابتدا با افزایش مقدار pH، فلز کبالت به صورت اکسید کبالت(Co۳O۴) و اگزالات کبالت (CoC۲O۴) و فلز نیکل به صورت اکسید نیکل(NiO) رسوب می کنند. با افزایش بیشتر مقدار pH و نیز قلیایی تر شدن محلول، یونهای منگنز به صورت انتخابی جدا می شوند. میتوان فلز منگنز را با استفاده از محلول KMnO۴ نیز جداسازی نمود و به صورت MnO۲ و Mn۲O۳ ترسیب نمود. در این مقاله با توجه به مقادیر مختلف فلزات موجود در انواع باتری های لیتیم یون مستعمل نظیر دی اکسید لیتیم کبالت(LCO)، لیتیوم منگنز دی اکسید (LMO)، لیتیوم نیکل منگنز کبالت (NMC)، لیتیوم نیکل کبالت اکسید آلومینیوم(NCA) و لیتیوم آهن فسفات (LFP) روشهای مختلف توسعه یافته هیدرومتالورژی در ده سال اخیر برای بازیابی کبالت، نیکل و منگنز بررسی می شوند.

Keywords:

باتری لیتیم یون , نیکل , کبالت , منگنز