Kullanılmış lityum iyon pillerdeki metalik değerlerin mekanokimyasal yöntemle geri kazanımı
Recovery of metal values from spent lithium-ion batteries by mechanochemical process
- Tez No: 805761
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MERT ZORAĞA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Lityum iyon piller geniş kullanım alanları ile günümüzde önemli rol oynamaktadır. Lityum iyon pillerin kullanım alanlarının artması, kullanım ömürlerinden sonra ortaya çıkacak atık pil sorununu da arttırmaktadır. Hem artan atık lityum iyon pillerin neden olacağı çevre kirliliğini azaltmak hem de lityum iyon pillerinin içerisinde bulunan çeşitli değerli metallerin geri kazanılabilmesi için lityum iyon pillerin geri dönüşümü önemli rol oynamaktadır. Lityum iyon pillerin geri kazanımı hakkında hem pirometalurjik hem de hidrometalurjik çalışmalar literatürde bulunmaktadır. Bu çalışmada kullanılmış lityum iyon pil katot aktif tozlarının hidrometalurjik temelli mekanokimyasal liç yöntemi ile maksimum metal geri kazanımı ve safiyetini sağlayan asit konsantrasyonu, bilye/toz oranı, deney süresi ve karıştırma hızı parametreleri incelenmiştir. Tüm liç çözeltilerine kimyasal analiz ICP-MS cihazı ile gerçekleştirilmiş, gerekli görülen liç atıklarına ise XRD analizleri yapılmıştır. Lityum iyon piller geniş kullanım alanları ile günümüzde önemli rol oynamaktadır. Lityum iyon pillerin kullanım alanlarının artması, kullanım ömürlerinden sonra ortaya çıkacak atık pil sorununu da arttırmaktadır. Hem artan atık lityum iyon pillerin neden olacağı çevre kirliliğini azaltmak hem de lityum iyon pillerinin içerisinde bulunan çeşitli değerli metallerin geri kazanılabilmesi için lityum iyon pillerin geri dönüşümü önemli rol oynamaktadır. Lityum iyon pillerin geri kazanımı hakkında hem pirometalurjik hem de hidrometalurjik çalışmalar literatürde bulunmaktadır. Bu çalışmada kullanılmış lityum iyon pil katot aktif tozlarının hidrometalurjik temelli mekanokimyasal liç yöntemi ile maksimum metal geri kazanımı ve safiyetini sağlayan asit konsantrasyonu, bilye/toz oranı, deney süresi ve karıştırma hızı parametreleri incelenmiştir. Tüm liç çözeltilerine kimyasal analiz ICP-MS cihazı ile gerçekleştirilmiş, gerekli görülen liç atıklarına ise XRD analizleri yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, 240 dk deney süresi, 1 M okzalik asit (H2C2O4) konsantrasyonunda, 500 dakika-1 karıştırma hızında ve bilye/numune oranının: 20 olduğu şartlarda sıvı çözeltiden Li geri kazanım verimi %70, Co için %0,47, Mn için % 25 ve Ni için %2,3 olmuştur. Kobalt, nikel ve mangan büyük oranda çözelti sonunda çöken katı reaksiyon ürününde kalmıştır. Lityumun sulu çözeltiye alınarak geri kazanılması, kobaltın büyük bir kısmının liç atığına geçmesi, iki değerli metalin geri kazanımını kolaylaştıracaktır. Co'ın yanı sıra Ni ve Mn'da katı reaksiyon ürüne geçmektedir.
Özet (Çeviri)
Lithium-ion batteries play an important role these days with their wide range of uses. The increase in the usage areas of lithium-ion batteries also increases the waste battery problem that will occur after their useful life. Recycling of lithium-ion batteries plays an important role both to reduce the environmental pollution caused by the increasing waste lithium-ion batteries and to recover various valuable metals in lithium-ion batteries. In this study, acid concentration, ball/powder ratio, experiment time and mixing speed parameters, which provide maximum metal recovery and purity, were investigated by hydrometallurgical based mechanochemical leaching method of spent lithium ion battery cathode active powders. Chemical analysis of all leaching solutions was performed with an ICP-MS. XRD analyzes were performed on the required leach solids. As a result of the experiments, in conditions where 240 min experiment time, 1 M oxalic acid (H2C2O4) concentration, 500 min-1 mixing speed, ball/powder ratio: 20, recovery efficiency of Li from the liquid solution was 70%, 0.47% for Co, 25% for Mn, and 2.3% for Ni. Cobalt, nickel and manganese largely remained in the solid reaction product, which precipitated at the end of the solution. Recovery of lithium by incorporation into liquid solution will facilitate recovery of the two valuable metals as most of the cobalt will pass into the solid precipitate. In addition to Co, Ni and Mn also pass into the solid reaction product.
Benzer Tezler
- Kullanılmış lityum iyon pillerden metalik değerlerin geri kazanımı
Metal recovery from end-of-life li-ion batteries
ELİF GÜLOĞLU
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN ORHAN
- Investigation of the effect of porosity in SnO2 nanofibers as anode materials for sodium-ion batteries
Sodyum-iyon pilleri için SnO2 nanolif anot malzemesinde porozitenin etkisinin incelenmesi
ERÇİN ÇAĞAN DURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems
Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi
MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
- Recovery of valuable metals from waste lithium-ion batteries by metallurgical routes
Atık lı̇tyum-ı̇yon pı̇llerden değerlı̇ metallerı̇n metalurjı̇k yollarla gerı̇ kazanımı
SEPEHR ABTAHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- 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 ve Biyoenformatik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLLUR DENİZ KARAHAN