Teses e Dissertações
Palavra-chave: Sol-gel
RESSÍNTESE DOS COMPOSTOS LiCoO2 E LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 A PARTIR DE CATODOS DE BATERIAS DESCARTADAS DE ÍONS DE LÍTIO E SUA CARACTERIZAÇÃO ELETROQUÍMICA
Lucas Evangelista Sita, Jair Scarmínio
Data da defesa: 29/10/2020
Baterias de íons de lítio (BILs) contêm em sua composição elementos e
compostos químicos como Li, Co, Ni, Cu, Mn, Fe, Al e solventes orgânicos que,
se descartadas de forma inadequada ao fim da vida útil, são prejudicais a saúde
de seres vivos e geram grandes impactos ambientais. A reciclagem dos
componentes das BILs se apresenta como uma das soluções mais adequada e
processos para a ressíntese dos compostos do catodo têm sido particularmente
propostos, devido ao alto valor agregado do material desses compostos. Neste
trabalho apresentamos uma nova rota para a ressíntese dos compostos Li 1CoO2
e LiNi1/3Co1/3Mn1/3 O2 pelo método sol-gel e por reação em estado sólido, usando
como matéria prima a mistura do material extraído de 30 catodos de composição
LiCoO2 (Mistura A-CE), e a mistura de 4 outros catodos de composições
LiMn2O4, LiNi0.51Co0.22Mn0.27O2 e o catodo misto LiNi 0.51Co 0.19Mn0.30O2+LiMn2O4
(Mistura B-CE). Ambas as misturas foram calcinadas em 750 °C e lixiviadas em
ácido cítrico na concentração 1,5 mol.L-1, usando-se H2O2 com agente redutor e
filtradas, resultando no composto Co3 O4 como resíduo da lixiviação do produto
da calcinação da mistura A-CE e nos compostos Co3O4 e Ni6 MnO8, como
resíduos da mistura B-CE. Usando o resíduo Co3O4 e o carbonato comercial
Li2CO3 o composto LiCoO2 foi ressintetizado por reação em estado sólido. Já as
soluções lixiviadas provenientes das misturas A-CE e B-CE foram completadas
estequiometricamente com soluções de acetatos de Li, Ni e Mn e o composto
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 pôde ser ressintetizado pelo método sol-gel a 850 °C por 16
horas. Análises por difração de raios X confirmaram a formação da fase única
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 proveniente da ressíntese da mistura A-CE e as fases
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 + Co3O4 resultante da mistura B-CE. Através do refinamento
pelo método de Rietveld, foi observado que ambos os compostos
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 ressíntetizados possuem alta cristalinidade, alto
ordenamento cristalográfico e baixa troca catiônica. Micrografias por MEV
mostraram grãos de tamanhos entre 160 e 700 nm para ambas as ressínteses e
todos com aglomerações tipo esponja. Eletrodos preparados com os pós de
LiCoO2 e de LiNi1/3Co1/3Mn1/3 O2 mostraram capacidades de carga específica
(mAh/g) ligeiramente abaixo de valores relatados na literatura (140 mAh/g).