Atık lityum iyon pil katotlarındaki metallerin baca gazı ile doyurulmuş sulu çözeltilerde çözündürülmesi
Dissolution of metals in waste lithium-ion battery cathodes in flue gas saturated aqueous solutions
- Tez No: 727799
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN TEMÜR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Baca gazı, Lityum iyon pil, Liçing, Flue gas, Lithium ion battery, Leaching
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Atık lityum iyon bataryalardaki katot materyali oldukça yüksek ekonomik değere sahip lityum ve kobalt gibi değerli metalleri içermekte olup bunların kontrolsüzce çevreye bırakılması aynı zamanda ciddi çevresel kirliliğe yol açabilir. Bu çalışmada bu değerli metallerin liçing yöntemiyle geri kazanılması üzerine alternatif bir yaklaşım incelenmiştir. Liç reaktifi olarak baca gazı ile doyurulmuş sulu çözeltiler kullanılmıştır. Ayrıca bu yolla başka bir kirlilik kaynağı olan baca gazı, bir liç reaktifi olarak değerlendirilmiştir. Materyal ve Metot: Atık lityum iyon bataryalardan çıkarılan katot materyalleri bir kalsinasyon işleminden geçirildikten sonra alüminyum folyodan ayrılmış ve toz hale getirilmiştir. Daha sonra baca gazı ile doyurulan sulu çözelti bir liç reaktifi olarak bu materyalin çözündürülmesinde kullanılmıştır. Çözündürme işlemi üzerine gaz akış hızı, karıştırma hızı, sıcaklık ve katı/sıvı oranı gibi parametrelerin etkileri incelenmiştir. Kalsinasyon işleminden önce ve sonra katot materyalinin morfolojik yapısı XRD ve SEM analizleriyle irdelenmiştir. Bulgular: Bu çalışmada katot materyalinin kalsinasyonu sonucunda ortamda bulunan karbon siyahı ve bağlayıcının büyük ölçüde uzaklaştırıldığı gözlenmiştir. Geri kalan metal içeriği baca gazı ile doyurulmuş sularda çözündürülmüştür. Çözündürme işleminde incelenen parametrelerden sıcaklık ve gaz akış hızının artmasıyla çözünen metal içeriğinin arttığı; karıştırma hızı ve katı/sıvı oranının artmasıyla ise çözünen metal içeriğinin azalma eğilimi gösterdiği tespit edilmiştir. Sonuç: Atık bataryalardan katot aktif maddesinin geri kazanılması için yapılan kalsinasyon işlemi bu maddenin bileşenlerine ayrılmasını kolaylaştırmıştır. Sonuç olarak baca gazı ile doyurulmuş sulu çözeltinin, katot aktif materyalinin çözündürülmesinde bir liç reaktifi olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. 60 ºC'de yapılan denemelerde 240 dakika sonunda metallerin çözünme yüzdeleri %95,54 Li, %72,76 Co, %97,19 Mn, %88,70 Ni, %90,57 Fe ve %90,20 Al değerlerine ulaşmıştır.
Özet (Çeviri)
Aim: The cathode material in waste lithium-ion batteries contains valuable metals such as lithium and cobalt, which have very high economic value, and their uncontrolled release into the environment can also cause serious environmental pollution. In this study, an alternative approach to the recovery of these important metals by leaching method has been investigated. Aqueous solutions saturated with flue gas were used as leaching reagents. Flue gas, which is another source of pollution, was evaluated as a leaching reagent in this way. Material and method: The cathode materials extracted from the waste lithium-ion batteries were separated from the aluminum foil and powdered after a calcination process. Then, the aqueous solution saturated with flue gas was used as a leaching reagent to dissolve this material. The effects of parameters such as gas flow rate, mixing speed, temperature and solid/liquid ratio on the dissolution process were investigated. The morphological structure of the cathode material before and after the calcination process was examined by XRD and SEM analysis. Results: In this study, it was observed that as a result of the calcination of the cathode material, the carbon black and binder in the material were largely removed. The remaining metal content was dissolved in water solutions saturated with flue gas. Among the parameters examined in the dissolution process, it was found that the dissolved metal content increased with the increase in temperature and gas flow rate; It was determined that the dissolved metal content tended to decrease with increasing stirring speed and solid-to-liquid ratio. Conclusion: The calcination process for the recovery of the cathode active material from waste batteries facilitated the separation of this material into its components. As a result, it has been determined that the aqueous solution saturated with flue gas can be used as a leaching reagent to dissolve the cathode active material. In the experiments carried out at 60 ºC, the dissolution percentages of the metals reached 95.54% Li, 72.76% Co, 97.19% Mn, 88.70% Ni, 90.57% Fe and 90.20% Al in 240 minutes.
Benzer Tezler
- Recycling and reuse of metals with deep eutectic solvents: A green and circular approach for the resynthesis of NMC cathodes from li-ion battery nmc cathode materials
Derin ötektik çözücüler ile metallerin geri dönüşümü ve yeniden kullanımı: li-iyon pil NMC katotlarından yeşil ve döngüsel bir yaklaşımla yeniden NMC katot sentezi
GİZEM BURCU BİLGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLLUR DENİZ KARAHAN
- Optimization of nickel, cobalt and lithium recovery processes from spent Li-ion batteries
Atık Li-iyon batarya katotlarından nikel, kobalt ve lityum geri kazanımı proseslerinin optimizasyonu
FIRAT TEKMANLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Atık lityum iyon pil katot malzemesinin anyonik yüzey aktif madde kullanarak akım toplayıcıdan ayrılması
Separation of waste lithium-ion battery cathode material from current collector using anionic surfactant
MUHAMMED EMİN ŞEYİB
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN TEMÜR
- Recovery of transition metals from orthodontic waste and designing composites as negative electrode active materials for lithium ion battery
Ortodontik atıktan geçiş metallerinin geri kazanılması ve kompozitlerin lityum iyon pil için negatif elektrot aktif materyaller olarak tasarlanması
MUHAMMAD HUMZA ASHRAF
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilim ve Teknolojiİstanbul Medipol ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLLUR DENİZ KARAHAN
- Atık lityum iyon pillerdeki değerli metallerin derin ötektik çözelti kullanılarak kapalı kap mikrodalga liç prosesi ile geri kazanımı
Recovery of valuable metals from waste lithium-ion batteries using deep eutectic solvent via closed-vessel microwave leaching process
EMİNE GİZEM YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN ALGÜL