Ressíntese dos compostos LiCoO2 e LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 a partir de catodos de baterias descartadas de íons de lítio e sua caracterização eletroquímica
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Resumo: 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 Li1CoO2 e LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 pelo método sol-gel e por reação em estado sólido, usando como matéria prima a mistura do material extraído de 3 catodos de composição LiCoO2 (Mistura A-CE), e a mistura de 4 outros catodos de composições LiMn2O4, LiNi51Co22Mn27O2 e o catodo misto LiNi51Co19Mn3O2+LiMn2O4 (Mistura B-CE) Ambas as misturas foram calcinadas em 75 °C e lixiviadas em ácido cítrico na concentração 1,5 molL-1, usando-se H2O2 com agente redutor e filtradas, resultando no composto Co3O4 como resíduo da lixiviação do produto da calcinação da mistura A-CE e nos compostos Co3O4 e Ni6MnO8, 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 85 °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 16 e 7 nm para ambas as ressínteses e todos com aglomerações tipo esponja Eletrodos preparados com os pós de LiCoO2 e de LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 mostraram capacidades de carga específica (mAh/g) ligeiramente abaixo de valores relatados na literatura (14 mAh/g)
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Palavras-chave
Física, Baterias de lítio, Reciclagem, Ressíntese, Physics, Lithium-ion batteries, Recycling, Resynthesis