undefined

Graphite recovery from waste Li-ion battery black mass for direct re-use

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

Chernyaev, Alexander; Kobets, Anna; Liivand, Kerli; Tesfaye, Fiseha; Hannula, Pyry-Mikko; Kallio, Tanja; Hupa, Leena; Lundström, Mari

Abstrakti:

Graphite was recovered from two leached (H2SO4 = 2 M, 60 °C, t = 3 h, Fe3+ = 2 g/L) Li-ion battery black mass concentrates with minimized energy consumption. One black mass originated from a mixture of mobile device and power tool batteries, and another from a single electric vehicle battery. The leach residues were pyrolyzed (800 °C, t = 1 h, Ar atmosphere) to remove the polyvinylidene fluoride (PVDF) binder and other non-metallic fractions. The black mass, its leach residue, and pyrolyzed residue were characterized using inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES), ion chromatography (IC), scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), Raman spectroscopy, and N2 adsorption/desorption. After hydrometallurgical recycling and pyrolysis, the main post-metallurgical black mass impurities were cobalt oxide, iron, acid-resistant boehmite (AlO(OH)), and silicon dioxide. The pyrolysis resulted in electrolyte and binder removal, affected the crystallinity of the remaining boehmite. The recovered graphite-rich residue with impurities identified was tested as an anode in half-cells vs. metal Li. The average specific capacities of recovered graphite-rich residues from both sources were 350 and 250 mAh g-1 at 0.1C and their capacity retention after 100 cycles was high (80%) suggesting rather slow deterioration and hence the proposed recycling route being promising for the graphite reuse in new<br/>Li-ion batteries.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Aalto-yliopisto

Chernyaev Alexander

Kobets Anna Orcid -palvelun logo

Lundström Mari Orcid -palvelun logo

Kallio Tanja Orcid -palvelun logo

Åbo Akademi

Hupa Leena Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Elsevier

Volyymi

208

Artikkelinumero

108587

Julkaisu­foorumi

63398

Julkaisufoorumitaso

3

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka; Teknillinen kemia, kemian prosessitekniikka; Materiaalitekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Kyllä

DOI

10.1016/j.mineng.2024.108587

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä