Bitmiş lityum-iyon ikincil pillerinden metalik değerlerin geri kazanımı ve fray-farthing-chen (FFC) Cambridge prosesi ile metalik kobalt üretimi
Recovery of metallic values from spent li-ion secondary batteries and metallic cobalt production by fray-farthing-chen (FFC) Cambridge process
- Tez No: 216842
- Danışmanlar: PROF.DR. M. ERCAN AÇMA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Li-iyon pilleri, Geri Dönüsüm, Kobalt Üretimi, FFC Cambridge Prosesi, Li-ion batteries, Recycling, Cobalt Production, FFC Cambridge Process
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
Bu tez çalısmasında, bitmis lityum iyon ikincil pillerinden metalik degerlerin geri kazanım sartları incelenmistir. Sülfürik asit ve hidrojen peroksit ortamı içerisinde çözümlendirilen kobalt, iki asamada geri kazanılmıstır. Birinci asamada, çözeltideki kobalt, 3:1 etanol/çözelti hacimsel oranında etanol ilavesiyle CoSO4 seklinde %92 verim ile çöktürülmüstür. kinci asamada etanol ile çökmeyip çözeltide bulunan kobalt, lityum hidroksit ile pH'nin 10'a getirilerek kobalt hidroksit (Co(OH)2) seklinde çöktürülmüstür. Çözeltideki lityum iyonları da sülfürik asit ile asitlendirildikten sonra 3:1 etanol/çözelti oranında etanol ilavesiyle %98 verim ile lityum sülfat (Li2SO4) seklinde çöktürülmüstür. Benzer sekilde çözeltideki bakır iyonları 3:1 etanol/çözelti oranında etanol ilavesiyle %96'lık bir verim ile bakır sülfat (CuSO4.3H2O) seklinde geri kazanılmıstır. Etanol katkılı sülfat çöktürme teknigi ile metallerin baslangıç konsantrasyonlarına baglı olarak seçimli olarak çöktürüldükleri gösterilmistir. Alüminyum ise %99'luk bir verim ile alüminyum hidroksit (Al(OH)3) seklinde çöktürülmüstür. Tez çerçevesinde deneylerle optimize edilmis bu proses, satılabilir kalitede ürün üreten ve çevre sorunu yaratmayan bir prosestir. Üretilen kobalt sülfat, daha sonra 1100oC'de ısıl islem görerek kobalt okside dönüstürülmüs ve FFC Cambridge prosesinde islem görmüstür. Katodun kobalt oksit, anodun grafit, elektrolitin %1'den az CaO içeren CaCl2 olan ve islem sıcaklıgı 900oC olan FFC Cambridge prosesinde çesitli voltaj degerleri tatbik edilerek kobalt oksitten metalik kobalt üretimi optimize edilmistir. Akım verimleri ve içerdigi kalıntı oksijen miktarları göz önüne alındıgında 0,7-1,1 voltaj degerlerinde en iyi sonuç elde edilmistir. Bu voltaj degerlerinde 1000 ppm'in altında kalıntı oksijen içeren ve %80 ve üstü akım verimleri ile metalik kobalt basarılı bir sekilde üretilmistir. Bu sekilde kobalt oksitten kobalt üretimi ilk defa bu tez çerçevesinde gerçeklestirilmistir.
Özet (Çeviri)
In this PhD work, the possibility of recovering metallic values from end-of-life Li-ion secondary batteries was investigated. Cobalt, which was digested using a combination of hydrogen peroxide and sulphuric acid, was recovered in two steps. During the first step, 92 % of the cobalt is recovered as CoSO4 by the use of a 3:1 ethanol: solution volume ratio. In the second step, the remaining cobalt was precipitated as cobalt hydroxide (Co(OH)2) by increasing the pH value up to 10 with the addition of lithium hydroxide (LiOH). Upon acidified by sulphuric acid, lithium, which remained in the solution, was then recovered as lithium sulphate (Li2SO4) with up to 98% recovery efficiency by the addition of ethanol 3:1 volume ratio. Following digestion in sulphuric acid, copper was recovered with 96% recovery efficiency as copper sulphate (CuSO4.3H2O) with the addition of ethanol at 3:1 volume ratio. It was demonstrated that metals could be precipitated separately by the ethanol precipitation technique depending on their concentrations present in the solution. Aluminium was recovered as aluminium hydroxide (Al(OH)3) with 99% recovery efficiency. The proposed process has the potential to generate commercial products without affecting the environment. The cobalt sulphate was subsequently converted into cobalt (II,III) oxide at 1100oC, which was then subjected to FFC Cambridge Process. In this process, a preformed oxide pellet was used as a cathode, a graphite rod as an anode, and a CaCl2 salt containing less than 1% CaO as an electrolyte. The operating temperature used was 900oC. The process was optimised with respect to varying cell voltages. Within a cell voltage range of 0.7-1.1 V, the best results were achieved in terms of current efficiency and the residual oxygen content in the pellets. In this voltage range, metallic cobalt was successfully produced with an oxygen content of less than 1000ppm, and with a current efficiency of at least 80 %. In this PhD work, it was demonstrated that cobalt could be produced from its oxide for the first time.
Benzer Tezler
- Ömrünü tamamlamış Li-iyon pillerinden LiCoO2 pastasının ayrıştırılması ve tekrar kullanılabilirliğinin araştırılması
Separation of LiCoO2 paste from spent Li-ion batteries and investigation of reusability
HASAN AKSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CENGİZ AYHAN ZIBA
DOÇ. DR. MEHMET HAKAN MORCALI
- Synthesis of silicon-graphene composite anode via magnesiothermic reduction of silica fume for high-performance lithium-ion batteries
Yüksek performanslı lityum-iyon bataryalar için silisyum-grafen kompozit anot malzemesinin silika dumanının magneziotermik yolla indirgenmesi ile sentezlenmesi
NİHAT FATİH KAYACIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA YAVUZ
- Lityum metaborat dihidratın kristalizasyonunun akışkan yatakta incelenmesi
The investigation of lithium metaborat dihydrate crystallization in fluidized bed crystallizier
RAMAZAN GÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
KimyaBitlis Eren ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET SAİT İZGİ
- Kadmiyum uygulanan ratlarda lityum boratın antioksidan profil ve bazı biyokimyasal parametrelere etkisi
The effects of lithium borate on antioxidant profile and some biochemical parameters in cadmium induced rats
MUHAMMED TAŞDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
BiyokimyaBitlis Eren ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FATİH ÇAĞLAR ÇELİKEZEN