BR112021015399A2 - Método para a extração de lítio de uma bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido - Google Patents

Método para a extração de lítio de uma bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido Download PDF

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Abstract

método para a extração de lítio de uma bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido. a invenção refere-se a um método (300) para a extração de lítio de uma montagem de pelo menos uma célula de uma bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido, tal como uma bateria de lítio-metal-polímero, o referido método (300) compreendendo uma fase de extração (306) compreendendo as seguintes etapas: - posicionar (308) a referida montagem em uma orientação na qual uma primeira borda da referida montagem, da qual se estendem um ou mais eletrodos negativos, está localizada abaixo de uma segunda borda da referida montagem, oposta à referida primeira borda, e da qual se estendem um ou mais eletrodos positivos; e - aquecer (310) a referida montagem a uma temperatura de tratamento superior ou igual à temperatura de fusão do referido lítio metálico sólido. também refere-se a uma instalação que implementa tal método.

Description

“MÉTODO PARA A EXTRAÇÃO DE LÍTIO DE UMA BATERIA ELÉTRICA COMPREENDENDO LÍTIO METÁLICO SÓLIDO”
[0001] A presente invenção refere-se a um método para a extração de lítio de uma bateria compreendendo lítio metálico sólido.
[0002] O campo da invenção é o campo das baterias à base de lítio metálico sólido, e em particular as baterias de Lítio-Metal-Polímero, e ainda mais particularmente o campo da reciclagem dessas baterias.
ESTADO DA TÉCNICA
[0003] As baterias à base de lítio metálico sólido são conhecidas, tais como, por exemplo, as baterias de Lítio-Metal-Polímero (LMP®). Essas baterias são cada vez mais usadas, por exemplo, em veículos elétricos ou em estações de carregamento elétricas. Assim, o número de baterias LMP ® tem aumentado continuamente por vários anos.
[0004] A vida útil das baterias LMP® não é infinita e parece necessário reciclar essas baterias. Agora, mesmo no final da vida útil, uma bateria LMP® ainda contém lítio metálico sólido, que pode ser reutilizado em outras baterias ou em outros campos, e seu valor não é insignificante.
[0005] No entanto, atualmente não existe uma técnica que possibilite a recuperação satisfatória do lítio metálico sólido de uma bateria.
[0006] Um objetivo da presente invenção é superar essa desvantagem.
[0007] Outro objetivo da invenção é propor um método para a recuperação do lítio metálico sólido de uma montagem de pelo menos uma célula de armazenamento de energia elétrica.
[0008] Outro objetivo da invenção é propor um método para a recuperação do lítio metálico sólido de uma montagem de pelo menos uma célula de armazenamento de energia elétrica, de forma simples.
[0009] Outro objetivo da invenção é propor um método para a recuperação do lítio metálico sólido a partir de uma montagem de pelo menos uma célula de armazenamento de energia elétrica, de forma eficiente, limitando e gerenciando o efeito de potenciais curtos-circuitos durante a reciclagem.
DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO PRIMEIRA SOLUÇÃO PROPOSTA PELA INVENÇÃO
[00010] De acordo com uma primeira solução, a invenção torna possível atingir pelo menos um desses objetivos por um método para a extração de lítio de uma montagem de pelo menos uma célula de uma bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido, tal como uma bateria de Lítio- Metal-Polímero, o referido método compreendendo uma fase de extração compreendendo as seguintes etapas: - posicionar a referida montagem em uma orientação na qual uma primeira borda da referida montagem, da qual se estendem um ou mais eletrodos negativos, está localizada abaixo de uma segunda borda da referida montagem, oposta à referida primeira borda, e da qual se estendem um ou mais eletrodos positivos. - Aquecer a referida montagem a uma temperatura, chamada temperatura de tratamento, superior ou igual à temperatura de fusão do referido lítio metálico sólido.
[00011] O método de acordo com a invenção propõe recuperar o lítio de uma bateria compreendendo lítio sólido, pelo tratamento das células que compõem a referida bateria, individualmente ou em conjunto.
[00012] Além disso, o método de acordo com a invenção se propõe a recuperar o lítio metálico, de preferência sólido, de uma montagem de pelo menos uma célula cujo lítio está no estado líquido, pelo aquecimento da referida montagem de célula(s) a uma temperatura de tratamento superior à temperatura de fusão do lítio metálico sólido. Uma vez fundido, o lítio metálico é drenado naturalmente de cada célula, total ou parcialmente, sob o efeito da força da gravidade.
[00013] Assim, o método de acordo com a invenção permite uma recuperação simples e não muito complexa do lítio metálico sólido.
[00014] Além disso, o método de acordo com a invenção propõe uma orientação específica para cada célula, esta última tendo uma inclinação mínima, de modo que a primeira borda, da qual o eletrodo negativo se estende, esteja localizada abaixo do nível da segunda borda, oposta à primeira borda, da qual o eletrodo positivo se estende. Tal orientação de cada célula torna possível, por um lado, facilitar o fluxo do lítio fundido para fora da célula por gravidade e, por outro lado, evitar o contato entre o lítio fundido e o eletrodo positivo ou o coletor de corrente do eletrodo positivo, tal contato sendo capaz de causar um curto-circuito elétrico ou um arco elétrico, tal curto-circuito sendo capaz de causar um incêndio.
[00015] No presente pedido, por "célula de armazenamento de energia elétrica" entende-se uma montagem que compreende, pelo menos: - um eletrodo negativo formado por, ou compreendendo, uma camada de lítio metálico sólido; - um eletrodo positivo, - um eletrólito sólido, em particular compreendendo sal de lítio, disposto entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo, e - um coletor de corrente na lateral do eletrodo positivo.
[00016] No presente pedido, o "lítio metálico sólido" pode compreender: - lítio metálico puro; ou - uma combinação de pelo menos uma liga de lítio metálico; ou - uma combinação de lítio metálico puro e pelo menos uma liga de lítio metálico.
[00017] Quando o "lítio metálico sólido" compreende uma combinação de diferentes formas de lítio, tais como aquelas indicadas acima, tendo diferentes temperaturas de fusão, então a etapa de aquecimento realiza o aquecimento da montagem de célula(s) a uma temperatura de tratamento superior ou igual a: - a mais baixa das referidas diferentes temperaturas de fusão; e - preferencialmente, a mais alta das referidas diferentes temperaturas de fusão.
[00018] De acordo com um exemplo de modalidade não limitante, a temperatura de tratamento é superior ou igual a 180,5 °C.
[00019] De acordo com um exemplo de modalidade, a temperatura de tratamento é menor ou igual a uma temperatura máxima, por exemplo de 300 °C.
[00020] A montagem pode compreender uma única célula ou apenas uma célula.
[00021] A montagem pode compreender várias células montadas, ou em particular empilhadas, em uma direção da montagem. A direção da montagem pode ser perpendicular ao plano formado por cada célula.
[00022] Em particular, a montagem pode corresponder a uma bateria na qual as células estão conectadas em série.
[00023] De acordo com uma modalidade preferida, a etapa de posicionamento pode realizar um posicionamento vertical da montagem de célula(s), em que a primeira borda está localizada para baixo.
[00024] Assim, o fluxo gravitacional do lítio fundido para fora de cada célula é melhorado.
[00025] Além disso, o risco de contato entre o lítio fundido e o eletrodo ou eletrodos positivos é reduzido ou zero.
[00026] Preferencialmente, a etapa de aquecimento da montagem de célula(s) pode ser realizada sob gás inerte.
[00027] Assim, o método de acordo com a invenção reduz os riscos de acidentes, em particular, riscos de incêndio.
[00028] Além disso, o método de acordo com a invenção permite evitar a formação de compostos poluentes que podem ser gerados por reações físico-químicas indesejadas ou não controladas durante a extração do lítio.
[00029] De acordo com um exemplo não limitante, o gás inerte pode ser, ou compreender, qualquer um dos seguintes gases: hélio (He), néon (Ne), argônio (Ar), criptônio (Kr), xenônio (Xe) e radônio (Rn).
[00030] De acordo com outra modalidade, a etapa de aquecimento da montagem de célula(s) pode ser realizada sob vácuo.
[00031] De acordo com uma característica particularmente vantajosa, o método de acordo com a invenção também pode compreender, antes da fase de extração, uma etapa de carregamento elétrico da montagem de célula(s), sendo a referida fase de extração aplicada à referida montagem carregada.
[00032] O fato de carregar eletricamente a célula ou células, e de realizar a fase de extração nas células eletricamente carregadas, permite aumentar o rendimento da extração de lítio. De fato, o carregamento elétrico de uma célula permite deslocar os íons de lítio em direção ao eletrodo negativo, o que permite aumentar a quantidade recuperável de lítio.
[00033] Cada célula pode ser carregada individualmente ou por carregamento elétrico da montagem de célula(s).
[00034] De acordo com uma modalidade particularmente vantajosa, a fase de extração também pode compreender uma etapa de compressão da montagem de célula(s).
[00035] Assim, o lítio fundido é forçado a drenar para fora de cada célula, o que aumenta a quantidade de lítio recuperada.
[00036] A etapa de compressão pode ser realizada de forma contínua, durante toda a fase de extração. Neste caso, cada célula é submetida a uma compressão, parcial ou total, ao longo de toda a duração da fase de extração.
[00037] Alternativamente, a etapa de compressão pode ser realizada separadamente, uma ou várias vezes, durante a fase de extração. Neste caso, a fase de extração inclui momentos nos quais a montagem de célula(s) não é submetida a compressão.
[00038] De forma vantajosa, a etapa de compressão pode aplicar uma compressão à superfície da montagem de célula(s), varrendo a superfície da referida montagem da segunda borda para a primeira borda. Assim, o lítio fundido é transportado/guiado progressivamente em direção à primeira borda da qual se estendem um ou mais eletrodo ou eletrodos negativos, o que aumenta a quantidade de lítio recuperado e reduz o risco de contato entre o lítio e o eletrodo ou eletrodos positivos.
[00039] Por exemplo, a etapa de compressão pode ser realizada passando a montagem de célula(s) entre dois rolos.
[00040] De acordo com outro exemplo, a etapa de compressão pode ser realizada por um rolo de compressão comprimindo a montagem de célula(s) contra uma superfície de rolamento.
[00041] A compressão pode ser aplicada por passagens sucessivas, cada passagem varrendo a superfície da montagem de célula(s), começando da segunda borda até a primeira borda.
[00042] A folga entre os rolos de compressão, respectivamente entre o rolo de compressão e a superfície de rolamento, pode corresponder à espessura da montagem de célula(s) menos a espessura da camada ou camadas de lítio metálico sólido. Isso torna possível aplicar uma compressão, enquanto o lítio sólido ainda permanece na montagem de célula(s).
[00043] A folga entre os dois rolos de compressão, ou respectivamente entre o rolo de compressão e a superfície de rolamento, pode ser reduzida com passes sucessivos, de modo a ainda aplicar uma compressão na montagem de célula(s).
[00044] A velocidade de passagem entre os rolos de compressão, respectivamente do rolo de compressão, e mais geralmente a velocidade de varredura, pode estar compreendida entre alguns mm e algumas dezenas de mm por segundo.
[00045] Além disso, o método de acordo com a invenção pode compreender, antes da fase de extração, uma etapa de remoção de pelo menos um conector elétrico, também conhecido como “conector de crimpagem”, de pelo menos uma célula.
[00046] Isso possibilita facilitar o tratamento da montagem de célula(s).
[00047] Além disso, o método de acordo com a invenção pode compreender, antes da fase de extração, uma etapa de remoção do material em excesso ao nível de pelo menos uma, e particularmente cada, borda da montagem de célula(s).
[00048] De acordo com outro aspecto da mesma invenção, uma instalação é proposta para a extração de lítio de uma montagem de pelo menos uma célula de uma bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido, tal como uma bateria de Lítio-Metal-Polímero, a referida instalação compreendendo: - um meio para posicionar a referida montagem em uma orientação na qual uma primeira borda da referida montagem, da qual se estendem um ou mais eletrodos negativos, está localizada abaixo de uma segunda borda da referida montagem, oposta à referida primeira borda, e da qual se estendem um ou mais eletrodos positivos; e - um meio de aquecimento configurado para aquecer a referida montagem a uma temperatura de tratamento superior ou igual à temperatura de fusão do referido lítio metálico sólido.
[00049] Geralmente, a instalação compreende um meio configurado para implementar qualquer combinação de pelo menos uma das características descritas acima, que por uma questão de brevidade não são descritas em detalhes neste documento.
[00050] Em particular, o meio de aquecimento pode compreender um forno.
[00051] De forma vantajosa, o forno pode ser preenchido com um gás inerte ou colocado sob vácuo.
[00052] A instalação de acordo com a invenção também pode compreender um meio para comprimir a montagem de célula(s).
[00053] O meio de compressão pode compreender pelo menos um rolo.
[00054] Em particular, o meio de compressão pode compreender um único rolo comprimindo a montagem de célula(s) contra uma superfície de rolamento. A superfície de rolamento pode ser aquecida para acelerar o aumento da temperatura da montagem de célula(s).
[00055] Alternativamente, o meio de compressão pode compreender dois rolos entre os quais a montagem de célula(s) é passada.
[00056] Geralmente, os meios de compressão podem ser configurados para aplicar uma compressão contínua ao longo da fase de extração.
[00057] Alternativamente, os meios de compressão podem ser configurados para aplicar uma compressão descontinuamente ao longo do tempo, uma ou várias vezes, durante a fase de extração. Neste caso, a fase de extração inclui momentos nos quais a montagem de célula(s) não é submetida a compressão.
[00058] De forma vantajosa, a etapa de compressão pode ser configurada para aplicar uma compressão, com um valor constante ou variável, progressivamente ou por varredura sobre a superfície da montagem de célula(s), da segunda borda à primeira borda. Assim, o lítio fundido é transportado/guiado progressivamente em direção à primeira borda localizada em posição baixa, o que aumenta a quantidade de lítio recuperado e reduz o risco de contato entre o lítio e o eletrodo ou eletrodos positivos.
[00059] No caso de uso de um ou dois rolos de compressão, então a compressão pode ser aplicada à montagem de células por passagens sucessivas. Cada passagem aplica uma compressão pela varredura da superfície da montagem de célula(s), da segunda borda à primeira borda. No final de cada passagem, a compressão pode ser interrompida, retirando os rolos ou retirando o rolo da superfície de rolamento, para voltar à segunda aresta a fim de iniciar uma nova passagem.
[00060] A distância entre os rolos, respectivamente entre o rolo de compressão e a superfície de rolamento, pode ser reduzida com passagens sucessivas, em particular entre duas passagens sucessivas.
[00061] O método de acordo com a invenção pode ser implementado para tratar várias montagens de célula(s), em particular várias montagens de células formando um pacote de bateria e conectadas em paralelo dentro do referido pacote de bateria.
[00062] Pelo menos duas montagens de célula(s) podem ser alinhadas lado a lado, sem sobreposição, por exemplo, em uma direção paralela à primeira borda.
[00063] Neste caso, a compressão pode ser aplicada a pelo menos duas montagens de célula(s) por um e o mesmo meio de compressão, ou seja, um conjunto de rolos ou um rolo cooperando com uma superfície de rolamento.
SEGUNDA SOLUÇÃO PROPOSTA PELA INVENÇÃO
[00064] De acordo com uma segunda solução, a invenção torna possível alcançar pelo menos um desses objetivos por um método para a extração de lítio de uma montagem de pelo menos uma célula de uma bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido, tal como uma bateria de Lítio- Metal-Polímero, o referido método compreendendo uma fase de extração compreendendo as seguintes etapas: - posicionar a referida montagem em uma orientação na qual uma primeira borda da referida montagem, da qual se estendem um ou mais eletrodos negativos, está localizada acima de uma segunda borda da referida montagem, oposta à referida primeira borda, e da qual se estendem um ou mais eletrodos positivos. - imergir a montagem de célula(s) em um líquido mais denso que o lítio líquido e eletricamente isolante; e - aquecer a referida montagem a uma temperatura, chamada temperatura de tratamento, superior ou igual à temperatura de fusão do referido lítio metálico sólido.
[00065] O método de acordo com a invenção se propõe a recuperar o lítio de uma bateria compreendendo lítio, pelo tratamento das células que compõem a referida bateria, individualmente ou em conjunto.
[00066] Além disso, o método de acordo com a invenção se propõe a recuperar o lítio metálico de uma montagem de pelo menos uma célula cujo lítio é levado ao estado líquido, pelo aquecimento da referida montagem de célula(s) a uma temperatura de tratamento superior a temperatura de fusão do lítio metálico sólido. Uma vez derretido, o lítio metálico escorre naturalmente a partir de cada célula sob o efeito da diferença de densidade. Assim, o método de acordo com a invenção permite uma recuperação simples e não muito complexa do lítio metálico sólido.
[00067] Além disso, o método de acordo com a invenção propõe uma orientação específica para cada célula, a última tendo uma inclinação mínima, de modo que a primeira borda, da qual o eletrodo negativo se estende, esteja localizada acima do nível da segunda borda, oposta à primeira borda, da qual o eletrodo positivo se estende. Tal orientação de cada célula torna possível, por um lado, facilitar o fluxo do lítio fundido para fora da célula por diferença de densidade e, por outro lado, evitar o contato entre o lítio fundido e o eletrodo positivo ou o coletor de corrente do eletrodo positivo, tal contato sendo capaz de causar um curto-circuito elétrico, tal curto-circuito sendo capaz de causar um incêndio. Além disso, a imersão da montagem de célula(s) em um líquido permite melhorar a dissipação de calorias da célula, em particular durante um curto-circuito, e assim limitar significativamente o efeito da mesma.
[00068] No presente pedido, por "célula de armazenamento de energia elétrica" entende-se uma montagem que compreende, pelo menos: - um eletrodo negativo formado por, ou compreendendo, uma camada de lítio metálico sólido; - um eletrodo positivo, - um eletrólito sólido, em particular compreendendo sal de lítio, disposto entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo, e - um coletor de corrente na lateral do eletrodo positivo.
[00069] No presente pedido, por "densidade" entende-se a razão entre a densidade de massa do líquido em questão e a densidade de massa da água.
[00070] No presente pedido, "lítio metálico sólido" pode compreender: - lítio metálico puro; ou - uma combinação de pelo menos uma liga de lítio metálico; ou - uma combinação de lítio metálico puro e pelo menos uma liga de lítio metálico.
[00071] Quando o "lítio metálico sólido" compreende uma combinação de diferentes formas de lítio, tais como aquelas indicadas acima, tendo diferentes temperaturas de fusão, então a etapa de aquecimento realiza o aquecimento da montagem de célula(s) a uma temperatura de tratamento superior ou igual a: - a mais baixa das referidas diferentes temperaturas de fusão; ou preferencialmente, a mais alta das referidas diferentes temperaturas de fusão, ou - uma combinação das diferentes temperaturas, por exemplo, ou por meio de um gradiente de temperatura que se estende da primeira borda à segunda borda.
[00072] De acordo com um exemplo de modalidade não limitante, a temperatura de tratamento, no caso do uso de lítio metálico puro, é superior ou igual a 180,5 °C.
[00073] De acordo com um exemplo de modalidade, a temperatura de tratamento é menor ou igual a uma temperatura máxima, por exemplo de 300 °C.
[00074] A montagem pode compreender uma única célula ou apenas uma célula.
[00075] A montagem pode compreender várias células montadas, ou em particular empilhadas, em uma direção da montagem. A direção da montagem pode ser perpendicular ao plano formado por cada célula.
[00076] Em particular, a montagem pode corresponder a uma bateria na qual as células estão conectadas em série.
[00077] De acordo com uma modalidade preferencial, a etapa de posicionamento pode realizar um posicionamento vertical da montagem de célula(s), em que a primeira borda está localizada para cima.
[00078] Assim, o fluxo do lítio fundido para fora de cada célula, por diferença de densidade, é melhorado.
[00079] Além disso, o risco de contato entre o lítio fundido e o eletrodo ou eletrodos positivos é reduzido ou zero.
[00080] Preferencialmente, a etapa de imersão é realizada pela imersão da montagem de célula(s) completamente no líquido.
[00081] Assim, o método de acordo com a invenção reduz os riscos de acidentes, em particular, riscos de incêndio. Além disso, o método de acordo com a invenção permite evitar a formação de compostos poluentes que podem ser gerados por reações físico-químicas indesejadas ou não controladas durante a extração do lítio, em particular pelo controle da temperatura de tratamento e da densidade do líquido para que apenas o lítio ou a liga de lítio possam ser extraídos.
[00082] De acordo com uma característica particularmente vantajosa, o método de acordo com a invenção também pode compreender, antes da fase de extração, uma etapa de carregamento elétrico da montagem de célula(s), sendo a referida fase de extração aplicada à referida montagem carregada.
[00083] O fato de carregar eletricamente a célula ou células, e de realizar a fase de extração nas células eletricamente carregadas, permite aumentar o rendimento da extração de lítio. De fato, o carregamento elétrico de uma célula permite deslocar os íons de lítio em direção ao eletrodo negativo, o que permite aumentar a quantidade recuperável de lítio.
[00084] Cada célula pode ser carregada individualmente ou por carregamento elétrico da montagem de célula(s).
[00085] De acordo com uma modalidade particularmente vantajosa, a fase de extração também pode compreender uma etapa de compressão da montagem de célula(s).
[00086] Assim, o lítio fundido é forçado a escoar para fora de cada célula, o que aumenta a quantidade de lítio recuperado e a cinética do processo.
[00087] A etapa de compressão pode ser realizada de forma contínua, durante toda a fase de extração. Neste caso, cada célula é submetida a uma compressão, parcial ou total, ao longo de toda a duração da fase de extração.
[00088] Alternativamente, a etapa de compressão pode ser realizada separadamente, uma ou várias vezes, durante a fase de extração. Neste caso, a fase de extração inclui momentos em que a montagem de célula(s) não é submetida a compressão.
[00089] De forma vantajosa, a etapa de compressão pode aplicar uma compressão à superfície da montagem de célula(s), varrendo a superfície da referida montagem da segunda borda para a primeira borda. Assim, o lítio fundido é transportado/guiado progressivamente em direção à primeira borda,
da qual se estendem um ou mais eletrodos negativos, o que aumenta a quantidade de lítio recuperado e reduz o risco de contato entre o lítio ou liga de lítio e o eletrodo ou eletrodos positivos.
[00090] Por exemplo, a etapa de compressão pode ser realizada passando a montagem de célula(s) entre dois rolos.
[00091] De acordo com outro exemplo, a etapa de compressão pode ser realizada por um rolo de compressão comprimindo a montagem de célula(s) contra uma superfície de rolamento.
[00092] A etapa de compressão pode ser aplicada por passagens sucessivas, cada passagem varrendo a superfície da montagem de célula(s), começando da segunda borda até a primeira borda.
[00093] A folga entre os rolos de compressão, respectivamente entre o rolo de compressão e a superfície de rolamento, pode corresponder à espessura da montagem de célula(s) menos a espessura da camada ou camadas de lítio metálico sólido. Isso torna possível aplicar uma compressão, enquanto o lítio sólido ainda permanece na montagem de célula(s).
[00094] A folga entre os dois rolos de compressão, respectivamente entre o rolo de compressão e a superfície de rolamento, também chamada de prensa, pode ser reduzida em passadas sucessivas, de modo a ainda aplicar uma compressão na montagem de célula(s).
[00095] A velocidade de passagem entre os rolos de compressão, ou respectivamente do rolo de compressão que coopera com uma prensa, e mais geralmente a velocidade de varredura, pode estar compreendida entre alguns mm e algumas dezenas de mm por segundo.
[00096] Além disso, o método de acordo com a invenção pode compreender, antes da fase de extração, uma etapa de remoção de pelo menos um conector elétrico, também conhecido como “conector de crimpagem”, da célula.
[00097] Isso possibilita facilitar o tratamento da montagem de célula(s).
[00098] Além disso, o método de acordo com a invenção pode compreender, antes da fase de extração, uma etapa de remoção do material em excesso ao nível de pelo menos uma, e particularmente cada, borda da montagem de célula(s).
[00099] De acordo com outro aspecto da mesma invenção, uma instalação é proposta para a extração de lítio de uma montagem de pelo menos uma célula de bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido, tal como uma bateria de Lítio-Metal-Polímero, a referida instalação compreendendo: - um meio para posicionar a referida montagem em uma orientação na qual uma primeira borda da referida montagem, da qual se estende um ou mais eletrodos negativos, está localizada acima de uma segunda borda da referida montagem, oposta à referida primeira borda, e da qual se estendem um ou mais eletrodos positivos; - um forno preenchido com um líquido mais denso que o lítio líquido e eletricamente isolante; e - um meio de aquecimento configurado para aquecer a referida montagem a uma temperatura de tratamento superior ou igual à temperatura de fusão do referido lítio metálico sólido.
[000100] Geralmente, a instalação compreende um meio configurado para implementar qualquer combinação de pelo menos uma das características descritas acima, que por uma questão de brevidade não são descritas em detalhes neste documento.
[000101] O líquido pode ser um óleo natural ou sintético, compreendendo as seguintes propriedades físico-químicas:  hidrofóbico e não reativo em relação ao lítio,  eletricamente isolante,  tendo uma densidade maior do que a do lítio,  termicamente estável além da temperatura de fusão do lítio, ou seja, 180,5 °C,
 um ponto de ignição, bem como um ponto de autoignição, o mais alto possível.
[000102] A instalação de acordo com a invenção também pode compreender um meio para comprimir a montagem de célula(s).
[000103] O meio de compressão pode compreender pelo menos um rolo.
[000104] Em particular, o meio de compressão pode compreender um único rolo comprimindo a montagem de célula(s) contra uma superfície de rolamento. A superfície de rolamento pode ser aquecida para acelerar o aumento da temperatura da montagem de célula(s).
[000105] Alternativamente, o meio de compressão pode compreender dois rolos entre os quais a montagem de célula(s) é passada.
[000106] Geralmente, a etapa de compressão pode ser configurada para aplicar uma compressão contínua ao longo da fase de extração.
[000107] Alternativamente, os meios de compressão podem ser configurados para aplicar uma compressão descontinuamente ao longo do tempo, uma ou várias vezes, durante a fase de extração. Neste caso, a fase de extração inclui momentos nos quais a montagem de célula(s) não é submetida a compressão.
[000108] De forma vantajosa, os meios de compressão podem ser configurados para aplicar uma compressão, com um valor constante ou variável, progressivamente ou por varredura sobre a superfície da montagem de célula(s), da segunda borda à primeira borda. Assim, o lítio fundido é transportado/guiado progressivamente em direção à primeira borda localizada em posição baixa, o que aumenta a quantidade de lítio recuperado e reduz o risco de contato entre o lítio e o eletrodo ou eletrodos positivos.
[000109] No caso do uso de um ou dois rolos de compressão, então a compressão pode ser aplicada na montagem de células por passes sucessivos. Cada passagem aplica uma compressão pela varredura da superfície da montagem de célula(s), da segunda borda à primeira borda. No final de cada passagem, a compressão pode ser interrompida, retirando os rolos ou retirando o rolo da superfície de rolamento, para voltar à segunda aresta a fim de iniciar uma nova passagem.
[000110] A distância entre os rolos, respectivamente entre o rolo de compressão e a superfície de rolamento, pode ser reduzida com passagens sucessivas e, em particular, entre duas passagens sucessivas.
[000111] O método de acordo com a invenção pode ser implementado para tratar várias montagens de célula(s), em particular várias montagens de células formando um pacote de bateria e conectadas em paralelo dentro do referido pacote de bateria.
[000112] Pelo menos duas montagens de célula(s) podem ser alinhadas lado a lado, sem sobreposição, por exemplo, em uma direção paralela à primeira borda.
[000113] Neste caso, a compressão pode ser aplicada a pelo menos duas montagens de célula(s) por um e o mesmo meio de compressão, ou seja, um conjunto de rolos ou um rolo cooperando com uma superfície de rolamento.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS E MODALIDADES
[000114] Outras vantagens e características se tornarão aparentes no exame da descrição detalhada de modalidades que não são de forma alguma limitantes, e a partir das Figuras anexas, nas quais: - a Figura 1 é uma representação esquemática de um exemplo de modalidade não limitante de uma célula dentro do significado da presente invenção; - a Figura 2 é uma representação esquemática de um exemplo de modalidade não limitante de uma montagem de células dentro do significado da presente invenção; - a Figura 3 é uma representação esquemática de um primeiro exemplo de modalidade não limitante de um método de acordo com a invenção, em conformidade com a primeira solução proposta;
- a Figura 4 é uma representação esquemática de um segundo exemplo de modalidade não limitante de um método de acordo com a invenção, em conformidade com a primeira solução proposta; e - a Figura 5 é uma representação esquemática de um exemplo de modalidade não limitante de uma instalação de acordo com a invenção, em conformidade com a primeira solução proposta; - a Figura 6 é uma representação esquemática de um primeiro exemplo de modalidade não limitante de um método de acordo com a invenção, em conformidade com a segunda solução proposta; - a Figura 7 é uma representação esquemática de um segundo exemplo de modalidade não limitante de um método de acordo com a invenção, em conformidade com a segunda solução proposta; - a Figura 8 é uma representação esquemática de um exemplo de modalidade não limitante de uma instalação de acordo com a invenção, em conformidade com a segunda solução proposta.
[000115] É bem entendido que as modalidades que serão descritas a seguir não são de forma alguma limitantes. As variantes da invenção podem ser consideradas compreendendo apenas uma seleção das características descritas a seguir, isoladamente das outras características descritas, se essa seleção de características for suficiente para conferir uma vantagem técnica ou para diferenciar a invenção em relação ao estado da técnica anterior. Esta seleção compreende pelo menos uma característica, de preferência funcional, sem detalhes estruturais, ou com apenas uma parte dos detalhes estruturais, se essa parte por si só for suficiente para conferir uma vantagem técnica ou para diferenciar a invenção em relação ao estado da técnica anterior.
[000116] Nas Figuras, os elementos comuns a várias Figuras mantêm a mesma referência.
[000117] No presente pedido, por "densidade" entende-se a razão entre a densidade de massa do líquido em questão e a densidade de massa da água.
[000118] O líquido pode ser um óleo natural ou sintético, compreendendo as seguintes propriedades físico-químicas:  hidrofóbico e não reativo em relação ao lítio,  eletricamente isolante,  tendo uma densidade maior do que a do lítio,  termicamente estável além da temperatura de fusão do lítio, ou seja, 180,5 °C,  um ponto de ignição, bem como um ponto de autoignição, o mais alto possível.
[000119] A Figura 1 é uma representação esquemática de um exemplo de modalidade não limitante de uma célula dentro do significado da presente invenção, independentemente de qual das duas soluções propostas estiver implementada.
[000120] A célula 100, mostrada na Figura 1, compreende um eletrodo negativo 102 formado por, ou compreendendo, uma camada de lítio metálico sólido.
[000121] A célula 100 também compreende um eletrodo positivo
104. O eletrodo positivo 104 é geralmente formado por uma camada de compósito à base de polímero e material ativo.
[000122] Uma camada 106 de eletrólito sólido é disposta entre o eletrodo negativo 102 e o eletrodo positivo 104. Esta camada de eletrólito sólido 106 pode, por exemplo, compreender sal de lítio.
[000123] A célula 100 também compreende um coletor de corrente 108 na lateral do eletrodo positivo 104. O coletor de corrente 108 é geralmente produzido em alumínio.
[000124] Convencionalmente, o eletrodo negativo 102 da célula 100 se estende além dos outros elementos da célula 100 na lateral de uma primeira borda 110 da célula 100, aqui à direita da Figura; e o eletrodo positivo 104 e/ou o coletor 108 da célula 100 (o referido coletor 108 estando conectado ao eletrodo positivo 104) se estendem além dos outros elementos da célula
100 na lateral de uma segunda borda 112, oposta à primeira borda 110. No exemplo mostrado, apenas o coletor 108 se estende além da montagem 100 na segunda borda 112 do mesmo, aqui à esquerda da Figura. Em outros exemplos, a extensão pode envolver apenas o eletrodo positivo 104, ou também o eletrodo positivo 104 e o coletor 108.
[000125] De fato, a célula 100 mostrada na Figura 1 é uma versão muito simplificada de realização, dada a título de ilustração não limitante. A célula no significado da presente invenção pode compreender camadas diferentes das indicadas, ou mais camadas, ou camadas cuja composição é diferente da composição dada aqui a título de exemplo não limitante.
[000126] A Figura 2 é uma representação esquemática de um exemplo de modalidade não limitante de uma montagem de célula(s) dentro do significado da presente invenção, independentemente de qual das duas soluções propostas estiver implementada.
[000127] A montagem de células 200, mostrada na Figura 2, compreende uma ou mais células dentro do significado da presente invenção.
[000128] Em particular, a montagem de células 200 compreende várias células idênticas 1001-100n, montadas em uma direção 202 perpendicular ao plano das camadas de cada célula 100 i.
[000129] Cada célula 100i pode ser idêntica à célula 100 na Figura
1.
[000130] Além disso, entre duas células adjacentes 100 i-100i+1, com i < n, estão dispostos um eletrodo positivo 204 i e um coletor de corrente 206i que está conectado ao mesmo.
EXEMPLOS DE MODALIDADES DE ACORDO COM A PRIMEIRA SOLUÇÃO PROPOSTA
[000131] A Figura 3 é uma representação esquemática de um primeiro exemplo de modalidade não limitante de um método de acordo com a invenção, em conformidade com a primeira solução proposta;
[000132] O método 300, mostrado na Figura 3, compreende uma primeira etapa opcional 302 durante a qual os conectores elétricos e, em particular, os concentradores de corrente, também conhecidos como "conectores de crimpagem", da montagem de célula(s) são removidos.
[000133] Durante uma etapa opcional 304, o material em excesso, em particular lítio metálico sólido, ao nível de cada borda lateral da montagem de célula(s), é removido.
[000134] Então, o método 300 compreende uma fase 306 de extração do lítio metálico das células.
[000135] A fase de extração 306 compreende uma etapa 308 de posicionamento da montagem de célula(s) em uma orientação na qual a primeira borda, da qual se estendem o eletrodo ou eletrodos negativos, está localizada em um nível inferior do que a segunda borda, da qual se estendem o eletrodo ou eletrodos positivos e os coletores. Em particular, a etapa 308 posiciona a montagem de célula(s) em uma orientação vertical, ou seja, paralela ao vetor de gravidade, com a borda, da qual se estende(m) o(s) eletrodo(s) negativo(s), para baixo. De preferência, mas de forma alguma limitante, a montagem de célula(s) é mantida nesta orientação ao longo de toda a fase de extração 306.
[000136] A fase de extração 306 também compreende uma etapa 310 de aquecimento da montagem de célula(s) a uma temperatura de tratamento superior ou igual à temperatura de fusão do lítio metálico sólido presente na montagem de célula(s), por exemplo, uma temperatura de 180,5 °C. Esta temperatura causará o derretimento do lítio metálico sólido e sua extração a partir de cada célula pela drenagem natural sob o efeito da gravidade. De preferência, mas de forma alguma limitante, a montagem de célula(s) é mantida a esta temperatura ao longo de toda a fase de extração
306.
[000137] De forma vantajosa, a etapa de aquecimento é realizada em um compartimento fechado preenchido com gás inerte.
[000138] A fase de extração 306 também pode compreender uma etapa opcional 312 de compressão da montagem de células de modo a liberar o lítio fundido para fora de cada célula. A compressão pode ser realizada continuamente ao longo de toda ou parte da fase de extração 306. Alternativamente, a etapa de compressão 312 pode ser reiterada de maneira descontínua, e várias vezes durante a fase de extração 306. De preferência, a etapa de compressão 312 realiza uma aplicação da compressão, progressivamente ou por varredura sobre a superfície da montagem de célula(s), começando da segunda borda, da qual se estende(m) o(s) eletrodo(s) positivo(s), e se movendo em direção à primeira borda, da qual se estende(m) o(s) eletrodo(s) negativo(s).
[000139] A Figura 4 é uma representação esquemática de outro exemplo de modalidade não limitante de um método de acordo com a invenção, em conformidade com a primeira solução proposta.
[000140] O método 400, mostrado na Figura 4, compreende todas as etapas do método 300 na Figura 3.
[000141] O método 400 também compreende, antes das etapas do método 300, uma etapa 402 realizando uma recarga elétrica da(s) célula(s) tratada(s).
[000142] Cada célula pode ser recarregada parcialmente ou totalmente.
[000143] O fato de carregar eletricamente cada célula permite aumentar a quantidade de lítio disponível para extração, pois a recarga elétrica provoca a migração dos íons de lítio para o eletrodo negativo da célula.
[000144] A Figura 5 é uma representação esquemática de um exemplo de modalidade não limitante de uma instalação de acordo com a invenção, em conformidade com a primeira solução proposta.
[000145] A instalação 500, mostrada na Figura 5, pode ser usada para implementar o método de acordo com a invenção e, em particular, os métodos 300 e 400 nas Figuras 3 e 4.
[000146] A instalação 500 torna possível extrair e recuperar uma parte ou todo o lítio de uma célula de bateria compreendendo lítio metálico sólido, tal como, por exemplo, a célula 100 na Figura 1, ou de uma montagem de células, tal como a montagem 200 na Figura 2.
[000147] A instalação 500 compreende um forno 502, preenchido com um gás inerte ou colocado sob vácuo, configurado para aquecer a célula a uma temperatura de tratamento superior ou igual à temperatura de fusão do lítio metálico sólido presente nas células, por exemplo, 180,5 °C ou 181 °C.
[000148] A instalação 500 compreende um par de mandíbulas 504 para manter a célula 100, ou a montagem de células 200, em uma posição vertical, ou pelo menos inclinada, na qual a primeira borda 110 está posicionada abaixo do nível da segunda borda 112. Cada mandíbula 504 é montada móvel em um trilho vertical 506 de modo a deslocar a célula, ou a montagem de células 200, verticalmente.
[000149] A instalação 500 também compreende um par de rolos 508, tendo entre eles uma folga correspondente à espessura da célula 100, ou da montagem de células 200, menos a espessura da(s) camada(s) sólida(s) de lítio metálico. O par de rolos é posicionado de modo que, quando as mandíbulas 504 são deslocadas para cima, a célula 100, respectivamente a montagem de célula(s) 200, passe entre os rolos 508, começando da segunda borda 112. Assim, os rolos aplicam uma compressão à célula 100, respectivamente, à montagem de células 200, progressivamente, começando da segunda borda 112 e movendo-se em direção à primeira borda 110.
[000150] A instalação também compreende um receptáculo 510 para recuperar o lítio metálico fundido que flui para fora de cada célula sob o efeito da gravidade. O receptáculo 510 deve ser inerte em relação ao lítio.
EXEMPLOS DE MODALIDADES DE ACORDO COM A SEGUNDA SOLUÇÃO PROPOSTA
[000151] A Figura 6 é uma representação esquemática de um exemplo de modalidade não limitante de um método de acordo com a invenção, em conformidade com a segunda solução proposta;
[000152] O método 600, mostrado na Figura 6, compreende uma primeira etapa opcional 602 durante a qual os conectores elétricos, também conhecidos como "conectores de crimpagem", de cada célula da bateria, são removidos.
[000153] Durante uma etapa opcional 604, o material em excesso no nível de cada borda lateral da montagem de células é removido.
[000154] Então, o método 600 compreende uma fase 606 de extração do lítio metálico das células.
[000155] A fase de extração 606 compreende uma etapa 608 de posicionamento da montagem de célula(s) em uma orientação na qual a primeira borda 110, da qual se estendem o eletrodo ou eletrodos negativos 102, está localizada em um nível superior, em uma direção vertical, do que a segunda borda 112, da qual se estendem o eletrodo ou eletrodos positivos 104 e os coletores. Em particular, a etapa 608 posiciona a montagem de célula(s) em uma orientação vertical, ou seja, paralela ao vetor de gravidade, com a borda, da qual se estendem o eletrodo ou eletrodos negativos 102, para cima. De preferência, mas de forma alguma limitante, a montagem de célula(s) é mantida nesta orientação ao longo de toda a fase de extração 606.
[000156] A fase de extração 606 compreende uma etapa 609 de imersão da montagem de célula(s) em um líquido 850 (vide Figura 8). Por exemplo, na modalidade mostrada na Figura 8, o líquido 850 é um óleo natural ou sintético, por exemplo, um óleo de parafina, compreendendo as seguintes propriedades físico-químicas:  hidrofóbico e não reativo em relação ao lítio,  eletricamente isolante,  tendo uma densidade maior do que a do lítio,  termicamente estável além da temperatura de fusão do lítio, ou seja, 180,5 °C, e  um ponto de ignição, bem como um ponto de autoignição, o mais alto possível, por exemplo, uma temperatura superior a 600 °C e, no mínimo, superior à temperatura de tratamento da célula.
[000157] A etapa de imersão 609 é realizada pela imersão da montagem de célula(s) 200 no líquido 850 de modo que o líquido 850 cubra completamente a montagem de célula(s) 200.
[000158] Esta etapa de imersão 609 é particularmente vantajosa para promover uma troca de calor significativa entre a célula e o líquido 850, o que limita os riscos de superaquecimento da célula e a evacuação das calorias geradas durante um curto-circuito e melhora a cinética de aquecimento.
[000159] A fase de extração 606 também compreende uma etapa 610 de aquecimento da montagem de célula(s) a uma temperatura de tratamento superior ou igual à temperatura de fusão do lítio metálico sólido presente na montagem de célula(s), por exemplo, uma temperatura de 180,5 °C. Na modalidade apresentada, o líquido 850 é aquecido pelo forno e transfere calor para a montagem de célula(s). Uma vez superior à temperatura de fusão do lítio, a temperatura provoca a fusão do lítio metálico sólido e sua extração de cada célula por drenagem natural sob o efeito da gravidade. De preferência, mas de forma alguma limitante, a montagem de célula(s) é mantida a esta temperatura ao longo de toda a fase de extração 606. A temperatura de tratamento não deve exceder uma temperatura de degradação do líquido 850, específica para cada líquido 850, além da qual o líquido 850 se degrada. Em outras palavras, o líquido 850, ao ultrapassar uma temperatura limite, alteraria as propriedades de modo que as propriedades acima mencionadas não fossem mais atendidas. Idealmente, a temperatura de degradação do líquido deve ser superior a +40 °C (e, por exemplo, entre +60 °C e +60 °C) em relação à temperatura de fusão do lítio.
[000160] Assim, o método para a extração de lítio de uma bateria torna possível limitar os efeitos de potenciais elétricos de curto-circuito, fazendo com que o lítio flua por meio da primeira borda 110, da qual se estendem o eletrodo ou eletrodos negativos 102, e controlar curto-circuitos pela imersão da montagem de célula(s) em um líquido que não reage com o lítio, melhorando a dissipação de calorias da montagem de célula(s), em particular durante um curto-circuito.
[000161] A fase de extração 606 também pode compreender uma etapa opcional 612 de compressão da montagem de célula(s) de modo a acelerar a extração do lítio fundido para fora de cada célula. A compressão pode ser realizada continuamente ao longo de toda ou parte da fase de extração 606. Alternativamente, a etapa de compressão 612 pode ser reiterada de maneira descontínua, várias vezes durante a fase de extração 606. De preferência, a etapa de compressão 612 realiza uma aplicação da compressão, progressivamente ou por varredura sobre a superfície da montagem de célula(s), começando da segunda borda 112, da qual se estendem o eletrodo ou eletrodos positivos 104, e se movendo em direção à primeira borda 110, da qual se estendem o eletrodo ou eletrodos negativos 102.
[000162] A Figura 7 é uma representação esquemática de outro exemplo de modalidade não limitante de um método de acordo com a invenção, em conformidade com a segunda solução proposta;
[000163] O método 700, mostrado na Figura 7, compreende todas as etapas do método 600 na Figura 6.
[000164] O método 700 também compreende, antes das etapas do método 600, uma etapa 702 que realiza uma recarga elétrica das célula ou células tratadas.
[000165] Cada célula pode ser recarregada parcialmente ou totalmente.
[000166] O fato de carregar eletricamente cada célula possibilita aumentar a quantidade de lítio disponível para extração, pois a recarga elétrica provoca a migração dos íons de lítio para o eletrodo negativo da célula, o que melhora a quantidade de lítio extraído e também a cinética da operação.
[000167] A Figura 8 é uma representação esquemática de um exemplo de modalidade não limitante de uma instalação de acordo com a invenção, em conformidade com a segunda solução proposta.
[000168] A instalação 800, mostrada na Figura 8, pode ser usada para implementar o método de acordo com a invenção e, em particular, os métodos 600 e 700 nas Figuras 6 e 7.
[000169] A instalação 800 torna possível extrair e recuperar uma parte ou todo o lítio de uma célula de bateria compreendendo lítio metálico sólido, tal como, por exemplo, a célula 100 na Figura 1, ou de uma montagem de células, tal como a montagem 200 na Figura 2.
[000170] A instalação 800 compreende um forno 802, preenchido com um líquido 850, configurado para aquecer a célula a uma temperatura de tratamento superior ou igual à temperatura de fusão do lítio metálico sólido presente nas células, por exemplo 180,5 °C ou 181 °C. Na modalidade apresentada, o líquido 850 é aquecido pelo forno 802 e transfere calor para a montagem de célula(s).
[000171] A instalação 800 compreende um par de mandíbulas 804 para segurar a célula 100, ou a montagem de célula 200, em uma posição vertical, ou pelo menos inclinada, na qual a primeira borda 110 está posicionada acima do nível da segunda borda 112. Cada mandíbula 804 é montada móvel em um trilho vertical 806 de modo a deslocar a célula 100, ou a montagem de células 200, verticalmente.
[000172] O líquido 850 cobre completamente a montagem de célula(s), de modo que a primeira borda 110 esteja situada abaixo do nível do líquido 850.
[000173] A instalação 800 também compreende um par de rolos 808, tendo entre eles uma folga correspondente à espessura da célula 100, ou da montagem de células 200, menos a espessura da camada sólida ou camadas de lítio metálico. O par de rolos é posicionado de modo que, quando as mandíbulas 804 são deslocadas para cima, a célula 100, respectivamente a montagem de célula(s) 200, passe entre os rolos 808, começando da segunda borda 112. Assim, os rolos aplicam uma compressão à célula 100,
respectivamente, à montagem de células 200, progressivamente, começando da segunda borda 112 e movendo-se em direção à primeira borda 110.
[000174] Obviamente, a invenção não está limitada aos exemplos detalhados acima.
[000175] Por exemplo, a composição da célula de bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido pode ser diferente daquela indicada na Figura 1.
[000176] Além disso, a instalação de acordo com a invenção pode compreender dispositivos diferentes dos mostrados nas Figuras 5 e 7, tais como, por exemplo, meios para cortar os conectores elétricos da célula, meios para cortar excessos em um ou em cada uma das bordas.
[000177] Por exemplo, as mandíbulas, respectivamente 504 e 804, podem ser fixas, e são os rolos, respectivamente 508 e 808, que podem ser móveis e podem comprimir a montagem de célula(s) de cima para baixo, respectivamente de baixo para cima, de acordo com a modalidade.
[000178] Além disso, é possível usar um único forno e vários pares de rolos dedicados a uma célula ou montagem de células.
[000179] Um par de rolos pode operar para tratar simultaneamente várias montagens adjacentes de célula(s).
[000180] A título de exemplo, a etapa 609 pode ser realizada submergindo a célula 100 ou a montagem de célula(s) 200 no líquido 850, ou preenchendo o forno 802 com o líquido 850, de modo que o líquido 850 cubra a montagem de célula(s) 200, respectivamente a célula 100.
[000181] Deve-se notar que a orientação da primeira borda 110 da montagem, da qual se estendem um ou mais eletrodos negativos 102, é uma função da densidade do fluido no qual a célula 100 ou a montagem 200 de células está imersa. No caso do fluido ser um gás, que é coberto pela primeira solução proposta pela presente invenção, então a primeira borda 110 estará situada abaixo da segunda borda 112, da qual se estendem um ou mais eletrodos positivos 104, já que o gás tem uma densidade inferior ao lítio. No caso do fluido ser um líquido mais denso do que o lítio, que é coberto pela segunda solução proposta pela presente invenção, então a primeira borda 110 estará situada acima da segunda borda 112.
[000182] No caso do fluido ser um líquido menos denso do que o lítio, então a orientação da primeira borda 110 estará abaixo da segunda borda 112, conforme mostrado na primeira modalidade.
[000183] Além disso, a direção de compressão da célula 100, pelos rolos 508, respectivamente 808, é mais vantajosa para comprimir a célula da segunda borda 112 para a primeira borda 110. Assim, de acordo com a densidade do fluido, a direção de compressão não é idêntica, como pode ser visto nos exemplos mostrados nas Figuras 5 e 8.
[000184] A primeira borda 110 pode ser caracterizada por definir a lateral por onde o lítio deve fluir, uma vez no estado líquido.

Claims (12)

REIVINDICAÇÕES
1. Método (300; 400) para a extração de lítio de uma montagem (200) de pelo menos uma célula (100) de uma bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido, tal como uma bateria de Lítio-Metal-Polímero, caracterizado por compreender uma fase de extração (306) compreendendo as seguintes etapas: - posicionar (308) a referida montagem (200) em uma orientação na qual uma primeira borda (110) da referida montagem (200), da qual se estendem um ou mais eletrodos negativos (102), está localizada abaixo de uma segunda borda (112) da referida montagem (200), oposta (112) à referida primeira borda (110), e da qual se estendem um ou mais eletrodos positivos (104); e - aquecer (310) a referida montagem a uma temperatura, chamada temperatura de tratamento, superior ou igual à temperatura de fusão do referido lítio metálico sólido.
2. Método (300; 400), de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pela etapa de posicionamento (308) realizar um posicionamento vertical da montagem (200) de célula(s), em que a primeira borda (110) está localizada para baixo.
3. Método (300; 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela etapa de aquecimento (310) da montagem (200) de célula(s) ser realizada sob gás inerte.
4. Método (300; 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pela etapa de aquecimento (310) da montagem (200) de célula(s) ser realizada sob vácuo.
5. Método (400), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender também, antes da fase de extração (306), uma etapa de carregamento elétrico (402) da montagem (200) de célula(s), a referida fase de extração (306) sendo aplicada à referida montagem carregada (200).
6. Método (300; 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela fase de extração (306) compreender também uma etapa de compressão (312) da montagem (200) de célula(s).
7. Método (300; 400), de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pela etapa de compressão (312) aplicar uma compressão à superfície da montagem (200) pela varredura da superfície da montagem (200) a partir da segunda borda (112) para a primeira borda (110).
8. Método (300; 400), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender, antes da fase de extração (306), uma etapa de remoção (302) de pelo menos um conector elétrico de pelo menos uma célula (100).
9. Instalação (500) para a extração de lítio de uma montagem (200) de pelo menos uma célula (100) de uma bateria elétrica compreendendo lítio metálico sólido, tal como uma bateria de Lítio-Metal-Polímero, caracterizada por compreender: - um meio (504) para posicionar a referida montagem em uma orientação na qual uma primeira borda (110) da referida montagem (200), da qual se estendem um ou mais eletrodos negativos (102), está localizada abaixo de uma segunda borda (112) da referida montagem, oposta à referida primeira borda (110), e da qual se estendem um ou mais eletrodos positivos (104); e - um meio de aquecimento (502) configurado para aquecer a referida montagem (200) a uma temperatura de tratamento superior ou igual à temperatura de fusão do referido lítio metálico sólido.
10. Instalação (500), de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada pelo meio de aquecimento compreender um forno (502) preenchido com gás inerte.
11. Instalação (500), de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizada por compreender um meio de compressão (508) da montagem (200) de célula(s).
12. Instalação (500), de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada pelos meios de compressão compreenderem dois rolos (508) entre os quais a montagem de célula(s) passa.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100449011C (zh) * 2007-05-18 2009-01-07 北京矿冶研究总院 失效锂离子电池中有价金属的回收方法
JP2012112027A (ja) * 2010-11-25 2012-06-14 Kangen Yoyu Gijutsu Kenkyusho:Kk リチウム並びにコバルトやその他メタルの回収方法
FR2973950B1 (fr) * 2011-04-06 2013-10-04 Electricite De France Precurseur d'accumulateur lithium-ion a electrode sacrificielle de lithium et electrode textile positive a conversion
CN103146922B (zh) * 2012-12-19 2014-06-04 东江环保股份有限公司 一种废锂负极片的回收系统及方法
CN104157925B (zh) * 2013-12-17 2016-06-22 中航锂电(洛阳)有限公司 锂离子电池极片的回收装置及回收方法
CN105244560B (zh) * 2014-06-16 2019-01-25 上海奇谋能源技术开发有限公司 一种锂离子电池的资源化回收方法
KR101883100B1 (ko) * 2017-04-04 2018-07-27 연세대학교 산학협력단 폐전지로부터 유가금속을 회수하는 방법 및 유가금속 회수 시스템

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