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Título: Avaliação da composição química do material ativo do cátodo de baterias de íon-Lítio exauridas após lixiviação com ácido cítrico e análise por ICP OES
Autor(es): ALMEIDA, J. R.
Orientador: ATHAYDE, G. P. B.
Coorientador: FREITAS, M. B. J. G.
Palavras-chave: Spent lithium-ion batteries
Active cathode material
Data do documento: 27-Mar-2017
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Citação: ALMEIDA, J. R., Avaliação da composição química do material ativo do cátodo de baterias de íon-Lítio exauridas após lixiviação com ácido cítrico e análise por ICP OES
Resumo: Baterias de íon-Lítio (LIBs) exauridas são consideradas resíduos sólidos perigosos devido à presença de metais e compostos orgânicos em sua composição, representando desperdício de recursos naturais não renováveis e de metais valiosos quando descartadas. Este trabalho tem por objetivo fornecer dados quantitativos sobre a composição química do material ativo do cátodo (MAC) de diferentes LIBs exauridas visando monitorar variações com o passar dos anos e auxiliar nos processos de reciclagem do material. Os elementos Al, Co, Cr, Cu, Ga, Li, Mg, Mn, Ni, Ti e Zn foram determinados por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) após lixiviação ácida empregando 2,0 mol.L-1 de ácido cítrico (HCit) e H2O2 (0,25 mol.L-1) como alternativa ambientalmente favorável. As condições otimizadas para adequação do meio às curvas analíticas foram: para Al, Cu: Curva de HCit diluído 10 vezes sem padrão interno (PI); para Co, Li, Mn, Ni: Curva de HCit diluído 500 vezes sem PI; para Ga, Zn: Curva de HCit diluído 10 vezes com Y. O procedimento analítico empregado alcançou limites de detecção de 0,01 mg.L-1 para Al; 0,20 mg.L-1 para Co; 0,006 mg.L-1 para Cr; 0,02 mg.L-1 para Cu; 0,004 mg.L-1 para Ga; 0,02 mg.L-1 para Li; 0,0005 mg.L-1 para Mg; 0,07 mg.L-1 para Mn; 0,70 mg.L-1 para Ni; 0,0005 mg.L-1 para Ti e 0,007 mg.L-1 para Zn. A exatidão do procedimento foi confirmada por testes de adição e recuperação dos analitos obtendo-se valores entre 92-113 %. Os elementos majoritários Co (43-67 % m/m), Li (5,3-6,8 % m/m), Mn (0,8-8,2 % m/m), Ni (0,1-11,7 % m/m) e Al (0,06-3,2 % m/m) e os elementos minoritários Cr (0,0005-0,002 % m/m), Cu (0,01-0,05 % m/m), Mg (0,005-0,02 % m/m), Ti (0,001-0,07 % m/m), Ga (0,0009-0,03 % m/m) e Zn (0,009-0,05 % m/m) demonstraram que a composição do MAC pode variar de acordo com a capacidade e ano de fabricação. As baterias mais antigas foram as que apresentaram maiores teores de Co e Li. As baterias de menor capacidade foram as que continham os maiores teores de Mn e Ni, indicando que o Co foi substituído. O pó do MAC e o resíduo após lixiviação foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX) obtendo-se LiCoO2 como composto principal, podendo ser reutilizado.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/7345
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