BR112018074702B1 - método para reciclar baterias de íon de lítio - Google Patents
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Abstract
É provido um método para reciclar baterias de íon de lítio que compreende isolar uma mistura de materiais de ânodo e de cátodo de baterias de íon de lítio gastas. Os materiais de eletrodo separados podem facilmente ser coletados com taxa de recuperação alta, fornecendo um método rápido, eficaz e de baixo custo para reciclar materiais de eletrodo de baterias de íon de lítio gastas.
Description
[001] Esta invenção se refere aos métodos de reciclagem de baterias de íon de lítio.
[002] Nas últimas décadas, baterias de íon de lítio (LIBs) têm sido amplamente utilizadas em várias aplicações tais como produtos eletrônicos de consumidor por causa de sua densidade de energia superior, tipo de vida longa e capacidade de descarregamento. As LIBs geralmente incluem um ânodo, um eletrólito e um cátodo que contém lítio na forma de um óxido de metal de transição de lítio.
[003] Nos últimos anos, LIBs estão começando a ser usados em quantidades significativas para propulsão automotiva visto que essas baterias podem fornecer muitos anos de serviço confiável e espera-se que durem cerca de 10 anos sob condições de acionamento normais. As LIBs podem subsequentemente ser usadas para armazenamento de energia de utilidade e são eventualmente consideradas como tendo alcançado o fim de sua vida útil.
[004] Questões ambientais de LIBs gastas têm atraído ampla preocupação do público. Se materiais usáveis puderem ser recuperados de baterias usadas, será necessário extrair menos materiais brutos das fontes limitadas no solo. Adicionalmente, impactos ambientais negativos significativos causados pela mineração e processamento de minérios (por exemplo, emissões de SOX da fusão de minérios de sulfeto, tais como os que que rendem cobre, níquel e cobalto) são evitados se as LIBs usadas puderem ser recicladas.
[005] Atualmente, métodos para reciclar LIBs gastas podem ser divididos em dois tipos amplos: método de lixiviação e método de combinação de calcinação e lixiviação. Geralmente, o método de lixiviação inclui etapas de triturar ou cortar a bateria, lixiviação com ácido, separação de materiais lixiviados por precipitação, complexação e/ou extração. No entanto, lixiviação envolve composição lixiviada complexa e múltiplas etapas de separação criando quantidades grandes de resíduo secundário.
[006] Método de combinação de calcinação e lixiviação inclui etapas de triturar ou cortar a bateria, calcinar, lixiviar com ácido, separar os materiais lixiviados, etc. No entanto, esse método tem a desvantagem adicional de alto consumo de energia causado pelo processo de tratamento por calor. Além disso, a taxa de recuperação dos materiais de eletrodo é baixa visto que alguns componentes dos materiais de eletrodo são queimados em dióxido de carbono e outras substâncias danosas.
[007] Diferentes tentativas foram feitas para resolver os problemas e melhorar o desempenho do processo de reciclagem. A publicação de patente n- CN 104577246 A descreve um método de reciclagem de materiais de cátodo e ânodo de LIBs. No entanto, o método é demorado e complicado visto que o método de reciclagem exige a remoção da carcaça da bateria.
[008] A publicação de patente n- CN 103449395 A revela um método para reciclar um material de cátodo de baterias de fosfato de ferro de lítio. No entanto, o método exige uma etapa de desmontar meticulosamente baterias de fosfato de ferro de lítio para obter placas de cátodo não danificadas e é limitado às baterias de fosfato de ferro de lítio.
[009] A patente n- CN 101318712 B revela um método para recuperar cobalto de LIBs. No entanto, o teor reciclado é apenas limitado a LiCoθ2 e não aplicável a outros materiais de cátodo.
[0010] A publicação de patente n- CN 104409792 A revela um método para recuperar cobalto de LIBs. O método compreende uma etapa de separar materiais de densidades diferentes com base em um método de afundamento e flutuação em que uma fração mais pesada afunda para o fundo e uma fração mais leve flutua. Esse sistema de flutuação embora conceitualmente muito simples sofre de inúmeras desvantagens. Quando o material sólido é molhado com água ou um licor aquoso, algumas das partículas leves e pesadas floculam para formar agregados. E, portanto, uma parte das partículas sólidas suspensas contendo LiCoCb e pó de carbono irá se depositar e ser removida quando a fração mais pesada é separada complicando, assim, o processo de separação. Adicionalmente, o método é demorado e não econômico visto que a fração mais leve, a fração mais pesada e as partículas sólidas suspensas precisam ser removidas sequencialmente. Ademais, o teor reciclado também é limitado a LiCoCh e não aplicável a outros materiais de cátodo.
[0011] Tendo em vista o supramencionado, há sempre uma necessidade de desenvolver um método para reciclar LIBs com alta recuperação, alta eficácia e baixo custo em condições brandas. Em particular, um método não poluente para reciclar LIBs é necessário para reduzir a poluição do ar e da água formada no processo de reciclagem.
[0012] As necessidades supramencionadas são satisfeitas por vários aspectos e modalidades revelados no presente documento. Em um aspecto, é fornecido no presente documento um método para reciclar baterias de íon de lítio, que compreende as etapas de: a) descarregar as baterias de íon de lítio; b) cortar as baterias de íon de lítio em pedaços para fornecer uma mistura de uma parte estrutural, uma primeira parte de metal condutor revestida com uma camada de cátodo e uma segunda parte de metal condutor revestida com uma camada de ânodo; c) imergir os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas em um solvente polar para formar uma mistura heterogênea; d) processar a mistura heterogênea com agitação mecânica por um período de tempo de cerca de 30 minutos a cerca de 5 horas para dissolver um material aglutinante nas camadas de cátodo e ânodo; e) filtrar a mistura heterogênea processada para separar a parte estrutural, primeira parte de metal condutor e a segunda parte de metal condutor de materiais de eletrodo mais finos que compreende materiais de cátodo e ânodo para fornecer uma suspensão dotada do solvente polar e dos materiais de eletrodo mais finos; e f) isolar os materiais de eletrodo mais finos na suspensão do solvente polar; g) que o solvente polar é água, álcool, cetona ou uma combinação dos mesmos; em que o material de cátodo é um óxido de metal de transição de lítio selecionado a partir do grupo que consiste em LiCoCE, LiNiCE, LiNixMnyθ2, LiNixCoyCh, Lii+zNixMnyCoi_x_yO2, LiNixCoyAlzθ2, LÍV2O5, LÍTÍS2, LÍM0S2, LiMnCh, LiCrCh, LilVh^CU, LiFeCE, LiFePCU e combinações dos mesmos; em que cada x é independentemente de 0,3 a 0,8; sendo que cada y é independentemente de 0,1 a 0,45; e cada z é independentemente de 0 a 0,2; e em que o material aglutinante em cada uma das camadas de cátodo e ânodo é independentemente um material aglutinante com base em água ou uma mistura de materiais aglutinantes com base em água e com base orgânica.
[0013] Em algumas modalidades, as baterias de íon de lítio são cortadas por uma máquina de corte por jato de água ou um dispositivo com endentações ou lâminas. Em certas modalidades, os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas têm um comprimento médio de cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) a cerca de 10,16 cm (4,0 polegadas). Em outras modalidades, os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas têm um comprimento médio de cerca de 0,635 cm (um quarto de polegada) ou menos.
[0014] Em certas modalidades, sendo que cada uma dentre a primeira e a segunda partes de metal condutor é independentemente selecionada a partir do grupo que consiste em uma placa fina de alumínio, uma placa fina de cobre, uma placa fina de ouro, uma placa fina de prata e uma placa fina de platina.
[0015] Em algumas modalidades, o solvente polar é água. Em outras modalidades, o solvente polar é uma mistura de água e um álcool. Em modalidades adicionais, o álcool é selecionado a partir de metanol, etanol, isopropanol, n-propanol, t-butanol ou uma combinação dos mesmos. Em modalidades mais adicionais, uma razão de peso de água para o álcool é de cerca de 5:95 a cerca de 95:5.
[0016] Em certas modalidades, o solvente polar é uma mistura de água e cetona. Em modalidades adicionais, a cetona é selecionada a partir de acetona, dietil cetona, metil etil cetona, metil isobutil cetona e metil propil cetona ou uma combinação dos mesmos. Em modalidades mais adicionais, uma razão de peso de água para a cetona é de cerca de 5:95 a cerca de 95:5.
[0017] Em algumas modalidades, o solvente polar é uma solução de tampão que compreende um sal selecionado a partir do grupo que consiste em carbonato de lítio, bicarbonato de lítio, fosfato de lítio, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, fosfato de sódio, carbonato de potássio, bicarbonato de potássio, fosfato de potássio, carbonato de amónia, bicarbonato de amónia, fosfato de amónia e combinações dos mesmos. Em certas modalidades, a solução de tampão tem um pH de cerca de 6 a cerca de 8.
[0018] Em certas modalidades, a etapa de agitação mecânica é executada por agitação, vibração, ultrassonicação, vortexação ou uma combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, a etapa de agitação mecânica é executada por um misturador de lâmina de dispersão, um misturador de agitação, um misturador de parafuso, um misturador de parafuso cônico, um misturador de agitação planetário, um misturador por jato de ar, um misturador de cisalhamento alto, um banho ultrassónico, uma sonda ultrassónica ou uma combinação dos mesmos.
[0019] Em algumas modalidades, a mistura heterogênea na etapa d) é aquecida em uma temperatura de cerca de 35 °C a cerca de 100 °C. Em algumas modalidades, a mistura heterogênea na etapa d) é aquecida em uma temperatura de cerca de 55 °C a cerca de 75 °C.
[0020] Em algumas modalidades, o material aglutinante com base em água é selecionado a partir do grupo que consiste em borracha de estireno- butadieno, borracha de estireno-butadieno acrilatada, borracha de acrilonitrilo-butadieno, borracha de nitrilo e butadieno, copolímero de acrilonitrilo-estireno-butadieno, borracha de acrila, borracha de butila, borracha de flúor, politetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, etileno/propileno copolímeros, polibutadieno, óxido de polietileno, polietileno clorossulfonatado, polivinilpirrolidona, polivinilpiridina, álcool polivinílico, acetato de polivinila, poliepicloroidrina, polifosfazeno, poliacrilonitrilo, poliestireno, látex, resinas acrílicas, resinas fenólicas, resinas epóxi, carboximetil celulose, hidroxipropil celulose, acetato de celulose, butirato de acetato de celulose, propionato de acetato de celulose, cianoetilcelulose, cianoetilsacarose, poliéster, poliamida, poliéter, poliimida, policarboxilato, ácido policarboxílico, ácido poliacrílico, poliacrilato, ácido polimetacrílico, polimetacrilato, poliacrilamida, poliuretano, polímero fluorado, polímero clorado, um sal de ácido algínico e combinações dos mesmos.
[0021] Em certas modalidades, o material aglutinante com base orgânica é selecionado a partir do grupo que consiste em politetrafluoroetileno (PTFE), polímero de perfluoroalcóxi (PFA), fluoreto de polivinilideno (PVDF), copolímero de tetrafluoroetileno (TFE) e hexafluoropropileno (HFP), etileno-propileno fluorado (FEP) copolímero, terpolímero de tetrafluoroetileno, fluoreto de hexafluoropropileno e vinilideno e combinações dos mesmos.
[0022] Em algumas modalidades, os materiais de eletrodo mais finos compreendem adicionalmente um agente condutor.
[0023] Em certas modalidades, o material de cátodo é LiNiCE, LiNixMnyO2, LiNixCoyCE, Lii+zNixMnyCoi_x_yO2, LiNixCoyAlzθ2 e combinações dos mesmos; em que cada x é independentemente de 0,5 a 0,8; sendo que cada y é independentemente de 0,1 a 0,4; e cada z é independentemente de 0 a 0,2.
[0024] Em algumas modalidades, o material de ânodo é um material carbonáceo.
[0025] Em certas modalidades, os materiais de eletrodo mais finos são filtrados mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh entre 2 mm e 4 mm. Em certas modalidades, os materiais de eletrodo mais finos são filtrados mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh entre 0,5 mm e 1,0 mm.
[0026] Em algumas modalidades, o isolamento dos materiais de eletrodo mais finos é executado através de filtragem, decantação, sedimentação, centrifugação ou uma combinação dos mesmos.
[0027] Em certas modalidades, a recuperação de material de eletrodo mais fino é pelo menos 90% ou pelo menos 95%. Em algumas modalidades, a percentagem de impureza no material de eletrodo mais fino recuperado é menos do que 2%, menos do que 1%, menos do que 0,5%, menos do que 0,1% ou menos do que 0,05%.
[0028] A Figura 1 ilustra uma modalidade do método revelado no presente documento.
[0029] Figura 2 é uma vista esquemática que mostra uma modalidade de um misturador de cisalhamento alto.
[0030] O termo “agitação mecânica” se refere à aplicação de energia cinética em uma mistura sólida em contato com um líquido com a finalidade de facilitar a molhagem da mistura sólida dentro do líquido. Alguns exemplos não limitantes da agitação mecânica incluem misturação, agitação, vibração, ultrassonicação, vortexação e combinações dos mesmos.
[0031] O termo “máquina de corte por jato de água” ou “cortador por jato de água” se refere a uma ferramenta com capacidade de cortar uma variedade ampla de materiais usando um jato de água como pressão muito alta.
[0032] O termo “mistura heterogênea” se refere a uma mistura de duas ou mais fases.
[0033] O termo “eletrodo” se refere a um “cátodo” ou um “ânodo”.
[0034] O termo “eletrodo positivo” é usado de maneira intercambiável com cátodo. Do mesmo modo, o termo “eletrodo negativo” é usado de maneira intercambiável com ânodo.
[0035] O termo “material aglutinante” se refere a um produto químico ou uma substância usada para reter um material de eletrodo e/ou um agente condutor em seu lugar e aderir os mesmos em uma parte de metal condutor para formar um eletrodo. Em algumas modalidades, o eletrodo não compreende qualquer agente condutor.
[0036] O termo “material aglutinante com base em água” se refere a um polímero ligante solúvel em água ou dispersive! em água. Alguns exemplos não limitantes do material aglutinante com base em água incluem borracha de estireno-butadieno, borracha de estireno-butadieno acrilatada, borracha de acrilonitrilo-butadieno, borracha de acrila, borracha de butila, borracha de flúor, politetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, etileno/propileno copolímeros, polibutadieno, óxido de polietileno, polivinilpirrolidona, poliepicloroidrina, polifosfazeno, poliacrilonitrilo, poliestireno, copolímeros de etileno/propileno/dieno, polivinilpiridina, polietileno clorossulfonatado, látex, resinas de poliéster, resinas acrílicas, resinas fenólicas, resinas epóxi, álcool polivinílico, carboximetil celulose, hidroxipropil celulose e combinações dos mesmos.
[0037] O termo “material aglutinante com base orgânica” se refere a u, ligante solúvel ou dispersivel em um solvente orgânico, em particular, N- metil-2-pirrolidona (NMP). Alguns exemplos não limitantes do material aglutinante com base orgânica incluem politetrafluoroetileno (PTFE), polímero de perfluoroalcóxi (PFA), fluoreto de polivinilideno (PVDF), copolímero de tetrafluoroetileno (TFE) e hexafluoropropileno (HFP), etileno- propileno fluorado (FEP) copolímero, terpolímero de tetrafluoroetileno, fluoreto de hexafluoropropileno e vinilideno e combinações dos mesmos.
[0038] O termo “parte de metal condutor” se refere a um suporte para revestir um material de eletrodo e/ou um agente condutor. Alguns exemplos não limitantes da parte de metal condutor incluem uma placa fina de alumínio, uma placa fina de cobre, uma placa fina de ouro, uma placa fina de prata e uma placa fina de platina.
[0039] O termo “agente condutor” se refere a um material que é quimicamente inativo e tem boa condutividade elétrica. Portanto, o agente condutor é frequentemente misturado com um material ativo de eletrodo no tempo de formação de um eletrodo para melhorar condutividade elétrica do eletrodo. Em algumas modalidades, o agente condutor é um material carbonáceo.
[0040] O termo “material carbonáceo” se refere a qualquer material que inclui pelo menos 50% em mol de carbono. Alguns exemplos não limitantes do material carbonáceo incluem carbono macio, carbono rígido, coque, grafite, nanotubos de carbono, fibras de carbono, fibras de grafite, nanofibras de carbono, nanofibras de grafite, negro de carbono, carbono ativado e combinações dos mesmos.
[0041] O termo “ultrassonicador” se refere a um equipamento que pode aplicar energia de ultrassom para agitar as partículas em uma amostra. Qualquer ultrassonicador que pode dispersar a mistura heterogênea que pode ser usada no presente documento. Alguns exemplos não limitantes do ultrassonicador incluem um banho ultrassónico e um ultrassonicador do tipo sonda.
[0042] O termo “banho ultrassónico” se refere a um aparelho através do qual a energia ultrassónica é transmitida através da parede do recipiente do banho ultrassónico no líquido de amostra.
[0043] O termo “ultrassonicador do tipo sonda” se refere a uma sonda ultrassónica imersa em um meio para ultrassonicação direta. O termo “ultrassonicação direta” significa que o ultrassom é diretamente acoplado ao líquido de processamento.
[0044] O termo “misturador de lâmina de dispersão” se refere a um misturador que compreende um vaso e um membro de corte rotacional tendo pelo menos uma lâmina. A lâmina tem pelo menos uma borda afiada. Em algumas modalidades, o membro de corte rotacional tem a eixo geométrico de rotação substancialmente vertical. A velocidade rotacional pode ser expressada em unidade de rotações por minuto (rpm) que se refere ao número de rotações que um corpo giratório completa em um minuto.
[0045] O termo “misturador de agitação” se refere a um misturador que compreende um vaso e um membro giratório tendo pelo menos um braço. Em algumas modalidades, o braço é em formato de haste, em formato de pá ou em formato de placa.
[0046] O termo “misturador de parafuso” se refere a um misturador que compreende um vaso e um parafuso de misturação vertical disposto no centro do vaso. O vaso pode ser cilíndrico, esférico ou cônico.
[0047] O termo “misturador de parafuso cônico” se refere a um misturador que compreende um vaso que se afunila em direção à região de fundo e pelo menos um parafuso de misturação acionado rotacionalmente que se move em paralelo e ao longo da parede interna do vaso.
[0048] O termo “misturador planetário” se refere a um equipamento que pode ser usado para misturar ou mesclar diferentes materiais para produzir uma mistura homogênea, que consiste em uma lâmina simples ou dupla com uma lâmina de dispersão de alta velocidade.
[0049] O termo “misturador por jato de ar” se refere a um misturador que compreende a recipiente tendo paredes perfuradas e uma pluralidade de bocais a partir dos quais líquido ou gás comprimido é ejetado em direção ao material no recipiente.
[0050] O termo “triturador por impacto” se refere a um aparelho que compreende um alojamento, um conjunto de rotor e uma pluralidade de bigornas posicionadas ao redor do conjunto de rotor e configuradas para quebrar o material. O conjunto de rotor usa forças centrífugas para lançar o material em velocidades altas e, mediante o contato com a parede do alojamento ou das bigornas, o material se quebra. O processo é repetido até que o material quebrado seja descarregado a partir da saída. Alguns exemplos não limitantes de triturador por impacto incluem triturador horizontal por impacto e triturador vertical por impacto.
[0051] O termo “temperatura ambiente” se refere a uma temperatura de cerca de 18 °C a cerca de 30 °C, por exemplo, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 ou 30 °C.
[0052] Na seguinte descrição, todos os números revelados no presente documento são valores aproximados, independente se a palavra “cerca de” ou “próximo” é usada em conexão com os mesmos. Esses números podem variar por 1 por cento, 2 por cento, 5 por cento, ou, algumas vezes, de 10 a 20 por cento. Se uma faixa numérica com um limite inferior, RL e um limite superior, Ru, é revelada, qualquer número que se enquadre dentro da faixa é especificamente revelado. Em particular, os seguintes números dentro da faixa são especificamente revelados: R=Rl+k(R"-Rl;, em que k é uma variável que abrange de 1 por cento a 100 por cento com um incremento de 1 por cento, isto é, k é 1 por cento, 2 por cento, 3 por cento, 4 por cento, 5 por cento,..., 50 por cento, 51 por cento, 52 por cento,..., 95 por cento, 96 por cento, 97 por cento, 98 por cento, 99 por cento on 100 por cento. Ademais, qualquer faixa numérica definida por dois ou mais números de R como definido acima também é especificamente revelada.
[0053] É fornecido no presente documento um método para reciclar baterias de íon de lítio que compreende as etapas de: a) descarregar as baterias de íon de lítio; b) cortar as baterias de íon de lítio em pedaços para fornecer uma mistura de uma parte estrutural, uma primeira parte de metal condutor revestida com uma camada de cátodo e uma segunda parte de metal condutor revestida com uma camada de ânodo; c) imergir os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas em um solvente polar para formar uma mistura heterogênea; d) processar a mistura heterogênea com agitação mecânica por um período de tempo de cerca de 30 minutos a cerca de 5 horas para dissolver um material aglutinante nas camadas de cátodo e ânodo; e) filtrar a mistura heterogênea processada para separar a parte estrutural, primeira parte de metal condutor e a segunda parte de metal condutor de materiais de eletrodo mais finos que compreende materiais de cátodo e ânodo para fornecer uma suspensão dotada do solvente polar e dos materiais de eletrodo mais finos; e f) isolar os materiais de eletrodo mais finos na suspensão do solvente polar; g) que o solvente polar é água, álcool, cetona ou uma combinação dos mesmos; em que o material de cátodo é um óxido de metal de transição de lítio selecionado a partir do grupo que consiste em LiCoCh, LiNiCh, LiNixMuyCh, LiNixCoyCh, Lii+zNixMnyCoi.x.yO2, LiNixCoyAlzO2, LÍV2O5, LÍTÍS2, LÍM0S2, LiMnCF, LiCrCh, LiMn2O4, LiFeCh, LiFePCh e combinações dos mesmos; em que cada x é independentemente de 0,3 a 0,8; sendo que cada y é independentemente de 0,1 a 0,45; e cada z é independentemente de 0 a 0,2; e em que o material aglutinante em cada uma das camadas de cátodo e ânodo é independentemente um material aglutinante com base em água ou uma mistura de materiais aglutinantes com base em água e com base orgânica.
[0054] A presente invenção é destinada a superar as desvantagens de métodos de recuperação convencionais, para fornecer métodos para reciclar baterias de íon de lítio tendo maior eficácia, baixo custo e facilidade de manuseio. De acordo com a presente invenção, um método para reciclar baterias de íon de lítio de uma maneira simples e fácil com alta eficácia pode ser fornecido.
[0055] A Figura 1 é um fluxograma que ilustra uma modalidade de um processo de reciclagem de baterias de íon de lítio usadas. A presente invenção simplifica o processo de reciclagem de baterias de íon de lítio gastas e reduz o custo operacional.
[0056] Antes da reciclagem, baterias de íon de lítio são descarregadas visto que a carga pode permanecer armazenada nas baterias. Em algumas modalidades, a carga restante armazenada nas baterias é descarregada mediante a embebição as baterias em uma solução aquosa contendo um sal condutivo. Em certas modalidades, a solução aquosa é neutra ou alcalina. O descarregamento fornece uma vantagem com capacidade de garantir a segurança.
[0057] Em algumas modalidades, o sal condutivo é ou compreende um bicarbonato de metal álcali, tais como bicarbonato de sódio (NaHCO,) e bicarbonato de potássio (KHCO3), um carbonato de metal álcali, tais como carbonato de sódio (Na^CCF) e carbonato de potássio (K2CO3), um carbonato de metal de terra alcalina, tais como carbonato de cálcio (CaCCE) e carbonato de magnésio (MgCCb), um hidróxido de metal álcali, tais como hidróxido de sódio (NaOH) e hidróxido de potássio (KOH), um hidróxido de metal de terra alcalina, tais como hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), hidróxido de magnésio (Mg(0H)2) ou um metal álcali ou haletos de metal de terra alcalina, tais como cloreto de sódio (NaCl) e cloreto de cálcio (CaCh) ou uma combinação dos mesmos.
[0058] Resistência elétrica da solução aquosa pode ser regulada. Uma resistência muito pequena da solução leva ao risco de descarregar muito rapidamente. Por outro lado, uma resistência muito grande tornará o tempo de descarregamento muito longo. Em certas modalidades, a solução resistência pode estar enquadrada dentro de uma faixa de cerca de 0,1 Ω a cerca de 10 kΩ através da regulação da concentração da solução aquosa.
[0059] Em certas modalidades, uma concentração molar total do sal condutivo na solução aquosa é de cerca de 1 mol/1 a cerca de 5 mol/1, de cerca de 1 mol/1 a cerca de 4 mol/1, de cerca de 1 mol/1 a cerca de 3 mol/1, de cerca de 2 mol/1 a cerca de 5 mol/1, de cerca de 2 mol/1 a cerca de 4 mol/1, de cerca de 2 mol/1 a cerca de 3 mol/1 ou de cerca de 4 mol/1 a cerca de 5 mol/1. Dentro dessa faixa, descarregamento seguro e controlado das baterias pode ser alcançado. Em outras modalidades, a solução aquosa para descarregamento não compreende qualquer sal condutivo.
[0060] Em algumas modalidades, as baterias podem ser perfuradas antes de serem embebidas na solução aquosa. Furo perfurado pode ser formado através de punção por impacto, corte por lâmina serrada ou qualquer outro meio de perfuração mecânica da carcaça e do alojamento de pacote de bateria.
[0061] As baterias descarregadas são, então, cortadas em pedaços para fornecer uma mistura de uma parte estrutural, uma primeira parte de metal condutor revestida com uma camada de cátodo e uma segunda parte de metal condutor revestida com uma camada de ânodo.
[0062] Em certas modalidades, as baterias de íon de lítio são cortadas por uma máquina de corte por jato de água ou um dispositivo com endentações ou lâminas. A operação da máquina de corte pode ser monitorada por um computador e a velocidade da máquina de corte pode, portanto, ser automaticamente ajustada para garantir que os pedaços de bateria resultantes são do tamanho desejado. Em algumas modalidades, as baterias de íon de lítio são desmontadas para isolar o eletrodo de cátodo e eletrodo de ânodo. Em certas modalidades, as baterias de íon de lítio são submetidas a tratamento de calor em uma temperatura na faixa de cerca de 100 °C a cerca de 600 °C antes do corte. Em algumas modalidades, as baterias de íon de lítio não passam por um tratamento de calor antes do corte.
[0063] Um cátodo para uma bateria secundária de lítio pode ter uma estrutura em que uma camada de cátodo é formada em uma primeira parte de metal condutor. Um ânodo para uma bateria secundária de lítio pode ter uma estrutura em que uma camada de ânodo é formada em uma segunda parte de metal condutor. A parte de metal condutor funciona como um coletor de corrente. Qualquer metal tendo excelente condutividade de elétrons de modo a operar visto que o coletor de corrente pode ser usado no presente documento.
[0064] Em algumas modalidades, sendo que cada uma dentre a primeira e a segunda partes de metal condutor é independentemente selecionada a partir do grupo que consiste em uma placa fina de alumínio, uma placa fina de cobre, uma placa fina de ouro, uma placa fina de prata e uma placa fina de platina. Em certas modalidades, a primeira parte de metal condutor é uma placa fina de alumínio. Em algumas modalidades, a segunda parte de metal condutor é uma placa fina de cobre.
[0065] Cada bateria é cortada pela máquina de corte em pedaços menores. Em certas modalidades, os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas têm um comprimento médio de cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) a cerca de 10,16 cm (4,0 polegadas). Em algumas modalidades, os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas têm um comprimento médio de cerca de 0,635 cm (um quarto de polegada) ou menos.
[0066] O método revelado no presente documento não envolve uma etapa de desmontagem. Portanto, uma grande quantidade de trabalho pode ser processada sem desmontagem.
[0067] Um dos maiores desafios da reciclagem é que o processo de reciclagem em si cria até mais produtos químicos tóxicos devido ao uso de muitos solventes orgânicos tóxicos e voláteis, contribuindo para a poluição. Consequentemente, é altamente desejável desenvolver processos de reciclagem ecológicos que podem ser conduzidos em meio aquoso ou água. Ademais, usando meio aquoso ou água como um solvente oferece muitas vantagens, tal como operação simples.
[0068] O método de reciclagem revelado no presente documento não é tóxico e é ecológico. Os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas são, então, imersos em um solvente polar para formar uma mistura heterogênea. Em algumas modalidades, o solvente polar significa uma solução que contém água e que pode conter um álcool ou similares em adição à água. Em certas modalidades, a quantidade de água é de pelo menos 1%, pelo menos 2%, pelo menos 3%, pelo menos 4%, pelo menos 5%, pelo menos 10%, pelo menos 15%, pelo menos 20%, pelo menos 25%, pelo menos 30%, pelo menos 35%, pelo menos 40%, pelo menos 45%, pelo menos 50%, pelo menos 55%, pelo menos 60%, pelo menos 65%, pelo menos 70%, pelo menos 75%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos 90% ou pelo menos 95% para a quantidade total de água e solventes diferentes de água. Em algumas modalidades, a quantidade de água é no máximo de 1 %, no máximo 2%, no máximo 3%, no máximo 4%, no máximo 5%, no máximo 10%, no máximo 15%, no máximo 20%, no máximo 25%, no máximo 30%, no máximo 35%, no máximo 40%, no máximo 45%, no máximo 50%, no máximo 55%, no máximo 60%, no máximo 65%, no máximo 70%, no máximo 75%, no máximo 80%, no máximo 85%, no máximo 90% ou no máximo 95% para a quantidade total de água e solventes diferentes de água. Por outro lado, o limite superior é de modo que o solvente consista somente de água, isto é, a proporção de água é 100% em volume.
[0069] Em certas modalidades, uma razão de peso de água para o álcool é de cerca de 99:1 a cerca de 1:99, de cerca de 95:5 a cerca de 5:95, de cerca de 10:1 a cerca de 1:10, de cerca de 10:1 a cerca de 1:1, de cerca de 8:1 a cerca de 3:1, de cerca de 5:1 a cerca de 3:1, de cerca de 4:1 a cerca de 2:1 ou de cerca de 3:1 a cerca de 1:3. Em algumas modalidades, a razão de peso de água para o álcool é cerca de 1:10, 1:9, 1:8, 1:7, 1:6, 1:5, 1:4, 1:3, 1:2, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1 ou 10:1.
[0070] Alguns exemplos não limitantes do álcool incluem álcoois C2- C4, metanol, etanol, isopropanol, n-propanol, t-butanol e combinações dos mesmos.
[0071] Alguns exemplos não limitantes dos solventes diferentes de água incluem cetonas alifáticas inferiores, tais como acetona, dimetil cetona, metil etil cetona, etc.; outros solventes tais como acetato de etila, acetato de isopropila, acetato de propila; e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o componente de solvente volátil é metil etil cetona, etanol, acetato de etila ou uma combinação dos mesmos.
[0072] Em algumas modalidades, o solvente polar é uma mistura de água e cetona. Em modalidades adicionais, a cetona é selecionada a partir de acetona, dietil cetona, metil etil cetona, metil isobutil cetona e metil propil cetona ou uma combinação dos mesmos. Em modalidades mais adicionais, uma razão de peso de água para a cetona é de cerca de 5:95 a cerca de 95:5. Em certas modalidades, a razão de peso de água para a cetona é cerca de 1:10, 1:9, 1:8, 1:7, 1:6, 1:5, 1:4, 1:3, 1:2, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1 ou 10:1.
[0073] Em certas modalidades, o solvente polar usado para imergir os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas é água. Alguns exemplos não limitantes de água incluem água de torneira, água engarrafada, água purificada, água pura, água destilada, água deionizada, D2O ou uma combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, o solvente polar é água deionizada. Em certas modalidades, 0 pH de água é de cerca de 6,5 a cerca de 7,5. Em algumas modalidades, o pH de água é cerca de 7.
[0074] Em certas modalidades, o solvente polar não é um solvente orgânico ou uma mistura de água e solvente orgânico. Em algumas modalidades, o solvente polar não é um álcool, acetona ou éter. Em certas modalidades, o solvente polar não é N-metil-2-pirrolidona, dimetilformamida, dimetilacetamida, sulfóxido de dimetila, tetraidrofurano, ácido fórmico, ácido etanoico, ácido oxálico ou ácido cítrico. Em algumas modalidades, o solvente polar não contém um ácido ou uma base.
[0075] Em algumas modalidades, o solvente polar é uma solução de tampão que compreende um sal selecionado a partir do grupo que consiste em carbonato de lítio, bicarbonato de lítio, fosfato de lítio, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, fosfato de sódio, carbonato de potássio, bicarbonato de potássio, fosfato de potássio, carbonato de amónia, bicarbonato de amónia, fosfato de amónia e combinações dos mesmos. Em certas modalidades, a solução de tampão tem um pH de cerca de 6 a cerca de 8. Em algumas modalidades, o solvente polar não é uma solução de tampão.
[0076] Em certas modalidades, a mistura heterogênea é processada para auxiliar a dissolução de material aglutinante sob agitação mecânica. Qualquer método adequado pode ser usado para agitar a mistura heterogênea. Alguns exemplos não limitantes de agitação adequada podem ser realizados através de agitação mecânica, agitação magnética, vibração, ultrassonicação, vortexação e combinações dos mesmos.
[0077] Em algumas modalidades, a agitação mecânica é executada por um ultrassonicador. Qualquer ultrassonicador que pode aplicar energia de ultrassom para agitar partículas em uma amostra pode ser usado no presente documento. Em algumas modalidades, o ultrassonicador é um ultrassonicador do tipo sonda ou um banho ultrassónico.
[0078] Em certas modalidades, o ultrassonicador é operado em uma densidade de potência de cerca de 10 W/l a cerca de 100 W/l, de cerca de 40 W/l a cerca de 60 W/l, de cerca de 20 W/l a cerca de 100 W/l, de cerca de 30 W/l a cerca de 100 W/l, de cerca de 40 W/l a cerca de 80 W/l, de cerca de 40 W/l a cerca de 70 W/l, de cerca de 40 W/l a cerca de 50 W/l ou de cerca de 50 W/l a cerca de 60 W/l.
[0079] Uma vantagem de agitação ultrassónica é que a mesma reduz o tempo de processamento. No entanto, durante a ampliação de escala, o problema se refere principalmente à transmissão insatisfatória do ultrassom. A amplitude de ultrassonicação deveria ser aumentada quando trabalhando com grandes quantidades de amostras. Isto é, visto que as a quantidade de amostra aumenta, do mesmo modo aumenta a resistência da amostra ao movimento da onda de ultrassom. Portanto, uma amplitude alta (isto é, intensidade alta) é necessária para obter a vibração mecânica necessária.
[0080] No entanto, a amplitude alta de ultrassonicação pode levar à deterioração rápida de transdutor ultrassónico, resultando em transmissão insatisfatória do ultrassom através do meio líquido. Esse problema se torna mais grave quando um recipiente maior é usado. Por outro lado, os custos de investimento de equipamento ultrassónico para operações de larga escala são altos e os custos de energia são também maiores do que o processamento agitado mecanicamente.
[0081] Em algumas modalidades, a mistura heterogênea pode ser mecanicamente agitada. Em certas modalidades, a mistura heterogênea pode ser ultrassonicamente agitada. Em algumas modalidades, a agitação mecânica é executada por um agitador em um vaso ou um tanque. Alguns exemplos não limitantes do agitador incluem um misturador de lâmina de dispersão, um misturador de agitação, um misturador de agitação planetário, um misturador de parafuso, um misturador de parafuso cônico e um misturador de cisalhamento alto. Em certas modalidades, a mistura heterogênea pode ser mecanicamente agitada por um misturador por jato de ar. Em algumas modalidades, a agitação dispositivo não é um ultrassonicador, um misturador de lâmina de dispersão, um misturador de agitação, um misturador de agitação planetário, um misturador de parafuso, um misturador de parafuso cônico, um misturador de cisalhamento alto ou um misturador por jato de ar.
[0082] A vantagem principal de usar agitação mecânica é que a mesma permite ampliação de escala confiável de escala laboratorial para escala piloto ou grande. Outras vantagens de agitação mecânica são a construção mecânica simples, manutenção simples e menores custos operacionais, particularmente custos reduzidos de energia e água de resfriamento, visto que o use de agitação mecânica diminuiria as exigências de água de resfriamento.
[0083] Em algumas modalidades, a agitação mecânica pode ser executada por um período de tempo suficiente para destacar materiais de eletrodo dos condutores de parte de metal. Em certas modalidades, o período de tempo é de cerca de 1 hora a cerca de 10 horas, de cerca de 1 hora a cerca de 8 horas, de cerca de 1 hora a cerca de 6 horas, de cerca de 1 hora a cerca de 4 horas, de cerca de 1 hora a cerca de 3 horas, de cerca de 1 hora a cerca de 2 horas, de cerca de 2 horas a cerca de 6 horas, de cerca de 15 minutos a cerca de 2 horas ou de cerca de 30 minutos a cerca de 2 horas. Em algumas modalidades, o período de tempo é pelo menos cerca de 30 minutos, pelo menos cerca de 1 hora, pelo menos cerca de 2 horas, pelo menos cerca de 3 horas, pelo menos cerca de 4 horas, pelo menos cerca de 5 horas, pelo menos cerca de 6 horas, pelo menos cerca de 7 horas, pelo menos cerca de 8 horas, pelo menos cerca de 9 horas ou pelo menos cerca de 10 horas. Em certas modalidades, o período de tempo é menos do que cerca de 10 horas, menos do que cerca de 9 horas, menos do que cerca de 8 horas, menos do que cerca de 7 horas, menos do que cerca de 6 horas, menos do que cerca de 5 horas, menos do que cerca de 4 horas, menos do que cerca de 3 horas, menos do que cerca de 2 horas ou menos do que cerca de 1 hora.
[0084] Geralmente, quando a agitação mecânica é executada por um agitador conformado de modo diferente de lâmina tal como misturador de agitação e o tempo de agitação é menos do que 30 minutos, a quantidade de dissolução de material aglutinante é relativamente pequenas e grandes quantidades de materiais de eletrodo ainda aderem aos condutores de parte de metal. Isso eventualmente diminui a quantidade de materiais de eletrodo recuperada. Isso é particularmente verdadeiro quando a escala da recuperação de LIBs é aumentada.
[0085] Em algumas modalidades, a mistura heterogênea é embebida em um solvente polar por um período de tempo de cerca de 1 hora a cerca de 5 horas antes de ser mecanicamente agitada. Em outras modalidades, a mistura heterogênea não é embebida antes de ser mecanicamente agitada. E constatado que embeber por si só em solvente polar tal como água não é suficiente para remover as camadas de eletrodo dos condutores de parte de metal e embeber antes da agitação mecânica não aumenta a recuperação.
[0086] A agitação mecânica é crucial para a remoção das camadas de eletrodo dos condutores de parte de metal. Força de cisalhamento produzida no misturador é exigida para separar as camadas de eletrodo dos condutores de parte de metal. A separação das camadas de eletrodo dos condutores de parte de metal também é auxiliada através de colisão entre fragmentos de bateria.
[0087] Em algumas modalidades, o agitador é um misturador de lâmina de dispersão. Em certas modalidades, o misturador de lâmina de dispersão compreende pelo menos uma lâmina com borda afiada disposta no centro do misturador. Em algumas modalidades, a velocidade rotacional da lâmina de dispersão é de cerca de 1.000 rpm a cerca de 50.000 rpm, de cerca de 5.000 rpm a cerca de 50.000 rpm, de cerca de 10.000 rpm a cerca de 50.000 rpm ou de cerca de 10.000 rpm a cerca de 30.000 rpm. Em certas modalidades, a velocidade rotacional da lâmina de dispersão é cerca de 1.000 rpm, cerca de 5.000 rpm, cerca de 10.000 rpm, cerca de 30.000 rpm ou cerca de 50.000 rpm. Em algumas modalidades, a velocidade rotacional da lâmina de dispersão é menos do que cerca de 50.000 rpm, menos do que cerca de 30.000 rpm, menos do que cerca de 10.000 rpm ou menos do que cerca de 5.000 rpm.
[0088] Em certas modalidades, quando a solução heterogênea é agitada pela pelo menos uma lâmina, uma força de cisalhamento transversal forte é exercida na parte de metal condutor revestida por uma camada de ânodo/cátodo pelas bordas afiadas da lâmina. A força de cisalhamento transversal leva à fragmentação de parte de metal condutor revestida por uma camada de ânodo/cátodo em pedaços menores. Como um resultado, material de eletrodo mais fino destacado da parte de metal condutor tem tamanho similar em relação à parte de metal condutor. Isso torna o isolamento de material de eletrodo mais fino da mistura heterogênea peneirando de maneira difícil. Quantidade significativa de parte estrutural e de parte condutora são presas ao material de eletrodo mais fino.
[0089] Em algumas modalidades, microesferas de plástico são adicionadas à mistura heterogênea. Colisões entre microesferas e placas de eletrodo pode aprimorar o destacamento dos materiais de eletrodo dos eletrodos e, assim, a taxa de recuperação. Portanto, velocidades de agitação mais baixas podem ser usadas para reduzir a quantidade de impureza no material coletado de eletrodo mais fino embora ainda mantendo a taxa de recuperação. Após a agitação mecânica a mistura heterogênea, microesferas de plástico podem ser filtradas de modo a não contaminar o material de eletrodo mais fino.
[0090] Em algumas modalidades, a razão de massa da microesfera plástica para bateria cortada é de cerca de 1:10 a cerca de 1:100, de cerca de 1:20 a cerca de 1:100, de cerca de 1:40 a cerca de 1:100, de cerca de 1:60 a cerca de 1:100 ou de cerca de 1:80 a cerca de 1:100. Em certas modalidades, a razão de massa da microesfera plástica para bateria cortada é de cerca de 1:10, cerca de 1:20, cerca de 1:30, cerca de 1:40, cerca de 1:60, cerca de 1:80 ou cerca de 1:100. Em algumas modalidades, o diâmetro da microesfera plástica é de cerca de 0,1 mm a cerca de 3 mm, de cerca de 0,1 mm a cerca de 2 mm, de cerca de 0,1 mm a cerca de 1 mm ou de cerca de 0,1 mm a cerca de 0,5 mm. Em certas modalidades, o diâmetro da microesfera plástica é cerca de 0,1 mm, cerca de 0,5 mm, cerca de 1 mm, cerca de 2 mm ou cerca de 3 mm. Em algumas modalidades, o diâmetro da microesfera plástica é menos do que cerca de 3 mm, menos do que cerca de 2 mm, menos do que cerca de 1 mm, menos do que cerca de 0,5 mm ou menos do que cerca de 0,1 mm.
[0091] Em certas modalidades, o agitador é um misturador de agitação. Em algumas modalidades, o misturador de agitação compreende pelo menos uma lâmina em formato de haste disposta no centro do misturador. Em certas modalidades, a velocidade rotacional do misturador de agitação é de cerca de 50 rpm a cerca de 3.000 rpm, de cerca de 50 rpm a cerca de 2.000 rpm, de cerca de 50 rpm a cerca de 1.500 rpm, de cerca de 50 rpm a cerca de 1.000 rpm, de cerca de 50 rpm a cerca de 500 rpm ou de cerca de 50 rpm a cerca de 200 rpm. Em algumas modalidades, a velocidade rotacional do misturador de agitação é cerca de 50 rpm, cerca de 100 rpm, cerca de 200 rpm, cerca de 500 rpm, cerca de 1.000 rpm, cerca de 1.500 rpm, cerca de 2.000 rpm ou cerca de 3.000 rpm.
[0092] Em algumas modalidades, o agitador é um misturador de agitação planetário. Em certas modalidades, o misturador de agitação planetário compreende pelo menos uma lâmina planetária única ou dupla com pelo menos uma lâmina de dispersão de alta velocidade. Em certas modalidades, a velocidade rotacional da lâmina de dispersão de alta velocidade é de cerca de 500 rpm a cerca de 2.500 rpm, de cerca de 1.000 rpm a cerca de 3.000 rpm, de cerca de 1.000 rpm a cerca de 2.500 rpm, de cerca de 1.500 rpm a cerca de 2.500 rpm ou de cerca de 2.000 rpm a cerca de 2.500 rpm. Em algumas modalidades, a velocidade rotacional da lâmina planetária é de cerca de 20 rpm a cerca de 150 rpm, de cerca de 30 rpm a cerca de 100 rpm, de cerca de 50 rpm a cerca de 300 rpm, de cerca de 50 rpm a cerca de 200 rpm, de cerca de 100 rpm a cerca de 300 rpm ou de cerca de 200 rpm a cerca de 300 rpm.
[0093] Em certas modalidades, o agitador é um misturador de parafuso. Em algumas modalidades, o parafuso é um parafuso de lado esquerdo ou um parafuso de lado direito. Em certas modalidades, o parafuso gira em sentido horário ou em sentido anti-horário ao redor de seu eixo geométrico vertical. Em algumas modalidades, a velocidade rotacional do parafuso é de cerca de 100 rpm a cerca de 1.000 rpm, de cerca de 100 rpm a cerca de 800 rpm, de cerca de 100 rpm a cerca de 600 rpm, de cerca de 100 rpm a cerca de 400 rpm ou de cerca de 100 rpm a cerca de 200 rpm.
[0094] Em algumas modalidades, o agitador é um misturador de parafuso cônico. Em certas modalidades, o misturador de parafuso cônico compreende um parafuso. Em outras modalidades, o misturador de parafuso cônico compreende dois parafusos. Em certas modalidades, o misturador de parafuso cônico compreende pelo menos um braço que se estende do centro até a periferia do misturador. O parafuso é estendido da extremidade do braço e inclinado para baixo ao longo da periferia do misturador. O braço pode revolver ao redor do vaso da misturador de parafuso cônico e o parafuso pode girar ao redor de si. Em algumas modalidades, a velocidade rotacional do braço é cerca de 30 rpm a cerca de 300 rpm, de cerca de 30 rpm a cerca de 250 rpm, de cerca de 30 rpm a cerca de 200 rpm ou de cerca de 50 rpm a cerca de 150 rpm. Em certas modalidades, a velocidade rotacional do parafuso é de cerca de 100 rpm a cerca de 1.000 rpm, de cerca de 100 rpm a cerca de 800 rpm, de cerca de 100 rpm a cerca de 600 rpm, de cerca de 100 rpm a cerca de 400 rpm ou de cerca de 100 rpm a cerca de 200 rpm.
[0095] Em algumas modalidades, o misturador de agitação é um misturador por jato de ar. Em certas modalidades, jato de ar é ejetado dos furos na parede do misturador. Em algumas modalidades, a pressão do jato de ar é de cerca de 0,01 MPa a cerca de 10 MPa, de cerca de 0,01 MPa a cerca de 1 MPa ou de cerca de 0,1 MPa a cerca de 1 MPa. Em certas modalidades, o jato de água é ejetado dos furos.
[0096] Geralmente, quando um misturador de lâmina de dispersão é usado, uma taxa de recuperação satisfatória pode ser obtida. No entanto, as bordas afiadas da lâmina irão cortar os materiais na mistura heterogênea em pedaços pequenos. Como um resultado, materiais de eletrodo coletados são contaminados com impurezas, tal como parte de metal condutor.
[0097] Usando um misturador de agitação, um misturador de parafuso, um misturador de parafuso cônico, um misturador de agitação planetário ou um misturador por jato de ar pode resultar em material de eletrodo com teor de impureza menor em comparação a um misturador de lâmina de dispersão. No entanto, surpreendentemente, o sistema de agitação usando misturador de agitação planetário ou misturador de agitação não é eficaz na remoção das camadas de eletrodo que compreendem material de cátodo com níquel alto tais como LiNio.gCoo.isAlo.osCE (NCA) e LiNio,óMno,2Coo,202 (NMC622) dos condutores de parte de metal. Agitação prolongada não ter um efeito significativo na melhoria da eficácia. O efeito combinado de agitação e agitação ultrassónica também não demonstrou melhoria. Suspeita-se que a corrosão do coletor de corrente de alumínio que surge da alcalinidade alta da pasta fluida aquosa de cátodo faça surgir uma ligação mais forte entre a camada de eletrodo de cátodo e coletor de corrente de alumínio. A força de cisalhamento que age nos materiais na mistura heterogênea é insuficiente no agitador mecânico supramencionado.
[0098] Em algumas modalidades, o agitador é um misturador de cisalhamento alto. A Figura 2 é um diagrama que ilustra uma modalidade de um misturador de cisalhamento alto usado para agitar a mistura heterogênea. O misturador de cisalhamento alto compreende um vaso de misturação 9 que tem uma parte superior 9a e uma parte inferior que se afunila conicamente 9b. Em certas modalidades, a parte superior 9a é cilíndrica ou cônica. O vaso de misturação 9 compreende uma entrada 8 em uma parte superior 9a para introduzir pedaços pequenos de baterias de íon de lítio cortadas e uma saída 10 na parte inferior 9b para descarregamento a mistura heterogênea produzida no vaso.
[0099] O misturador de cisalhamento alto mostrado na Figura 2 compreende um parafuso 1 disposto verticalmente no centro do vaso de misturação 9. O parafuso 1 compreende uma haste giratória la e uma lâmina espiral 1b enrolada em espiral ao redor da haste giratória la do parafuso 1. A haste giratória la do parafuso 1 é conectada a um meio de acionamento. Em certas modalidades, o meio de acionamento é um motor elétrico 11. Em algumas modalidades, a lâmina espiral 1b gira ao redor da haste giratória la do parafuso 1 em sentido anti-horário a partir de uma extremidade axial do parafuso 1. Portanto, através da rotação do parafuso 1 em sentido horário (na direção indicada pela seta R2 na Figura 2), o material de misturação M ao redor do parafuso 1 é impelido para cima. Quando o material M é impelido para cima, é impelido simultaneamente de modo centrífugo. Como um resultado, o parafuso 1 cria um fluxo para cima e centrífugo de material M em sua proximidade.
[00100] Em algumas modalidades, a velocidade rotacional do parafuso 1 é de cerca de 500 rpm a cerca de 2.500 rpm, de cerca de 500 rpm a cerca de 2.000 rpm, de cerca de 500 rpm a cerca de 1.500 rpm, de cerca de 1.000 rpm a cerca de 2.500 rpm ou de cerca de 1.000 rpm a cerca de 2.000 rpm. Em certas modalidades, a velocidade rotacional do parafuso 1 é cerca de 500 rpm, cerca de 1.000 rpm, cerca de 1.500 rpm, cerca de 2.000 rpm ou cerca de 2.500 rpm.
[00101] O misturador de cisalhamento alto compreende uma unidade giratória 2 para impelir o material de misturação M nas direções centrípeta e para baixo. Em algumas modalidades, o misturador de cisalhamento alto compreende duas ou mais unidades giratórias 2. A unidade giratória 2 compreende uma haste giratória cilíndrica 7 da unidade giratória 2 coaxialmente disposta ao redor da haste giratória la do parafuso 1, um par de braços giratórios 6 que se estendem horizontalmente radialmente a partir da haste giratória 7 da unidade giratória 2, barras de suporte 4 que se estendem verticalmente dos braços giratórios 6, palhetas de agitador 3 retidas pelas barras de suporte 4 e placas retificadoras 5 presas à unidade giratória 2. A palheta de agitador 3 compreende uma porção superior 3a flexionada em direção relativa à direção de rotação da unidade giratória 2 de modo a impelir o material para baixo, uma porção mediana 3b presa às barras de suporte 4 e uma porção inferior 3c inclinada relativa à direção radial de modo a impelir o material de forma centrípeta. Palhetas de agitador 3 se estendem ao longo da parede interna do vaso de misturação 9.
[00102] A placa retificadora 5 é disposta entre o parafuso 1 e a palheta de agitador 3 de modo a conferir um movimento centrípeto ao material de misturação M. Em certas modalidades, a placa retificadora 5 pode ser substituída com a estrutura tendo uma barra de suporte 4 e uma palheta de agitador 3 para aumentar a fricção de cisalhamento trazida ao redor pela colisão do material de misturação M. Em algumas modalidades, a placa retificadora 5 pode ser omitida. A unidade giratória 2 é acionada por um motor elétrico 12.
[00103] Em algumas modalidades, a velocidade rotacional da unidade giratória 2 é de cerca de 50 rpm a cerca de 1.000 rpm, de cerca de 50 rpm a cerca de 800 rpm, de cerca de 50 rpm a cerca de 600 rpm, de cerca de 50 rpm a cerca de 500 rpm ou de cerca de 50 rpm a cerca de 300 rpm. Em algumas modalidades, a velocidade rotacional da unidade giratória 2 é cerca de 50 rpm, cerca de 100 rpm, cerca de 250 rpm, cerca de 300 rpm, cerca de 500 rpm ou cerca de 1.000 rpm.
[00104] Em certas modalidades, a mistura heterogênea é agitada no misturador de cisalhamento alto de cerca de 5 minutos a cerca de 5 horas, de cerca de 5 minutos a cerca de 3 horas, de cerca de 5 minutos a cerca de 2 horas, de cerca de 5 minutos a cerca de 1 hora, de cerca de 5 minutos a cerca de 30 minutos, de cerca de 15 minutos a cerca de 1 horas, de cerca de 30 minutos a cerca de 5 horas, de cerca de 30 minutos a cerca de 2 horas, de cerca de 30 minutos a cerca de 1 hora, de cerca de 1 hora a cerca de 5 horas ou de cerca de 2 horas a cerca de 5 horas. Em algumas modalidades, a mistura heterogênea é agitada no misturador de cisalhamento alto por menos do que cerca de 2 horas, menos do que cerca de 1 hora, menos do que cerca de 30 minutos, menos do que cerca de 20 minutos ou menos do que cerca de 10 minutos. Em certas modalidades, a mistura heterogênea é agitada no misturador de cisalhamento alto por pelo menos cerca de 10 minutos, pelo menos cerca de 20 minutos, pelo menos cerca de 30 minutos, pelo menos cerca de 1 hora, pelo menos cerca de 2 horas, pelo menos cerca de 3 horas, pelo menos cerca de 4 horas ou pelo menos cerca de 5 horas.
[00105] Através da rotação do parafuso 1 e da unidade giratória 2 em direções opostas, o material no vaso ao redor do parafuso 1 é impelido para cima e para fora e o material ao redor da palheta de agitador 3 é impelido para baixo e para dentro. Portanto, os materiais assim impelidos de modo centrífugo e de forma centrípeta entram em colisão entre si na região entre o parafuso 1 e a palheta de agitador 3 para formar uma região de alta pressão entre os mesmos. Nessa região, os materiais são submetidos à intensa fricção de cisalhamento. Visto que a mistura heterogênea no vaso de misturação 9 pode ser eficazmente circulada por convecção embora cause colisões entre os fragmentos, a camada de eletrodo de cátodo pode ser removida do coletor de corrente de alumínio em um tempo curto com alta eficácia. Adicionalmente, visto que o destacamento de camada de cátodo da parte de metal condutor se origina da fricção de cisalhamento, a parte de metal condutor e parte estrutural permanece como pedaços reconhecíveis sem estar em pedaços ou partículas finas. Como um resultado, materiais de eletrodo mais finos são obtidos com baixa impureza. Outra vantagem do misturador de cisalhamento alto é que a taxa de recuperação alta pode ser obtida em um tempo curto de processamento, até durante a ampliação de escala. Qualquer temperatura que pode processar a mistura heterogênea com agitação mecânica pode ser usada no presente documento. Em algumas modalidades, o material aglutinante é com base em água e solúvel em água fria. Em certas modalidades, a temperatura de processamento é de cerca de 14°C, cerca de 16°C, cerca de 18°C, cerca de 20°C, cerca de 22°C, cerca de 24°C ou cerca de 26°C. Em certas modalidades, a agitação mecânica pode ser executada em temperatura ambiente. Em algumas modalidades, a agitação mecânica pode ser executada em uma temperatura abaixo de 30°C, abaixo de 25°C, abaixo de 22°C, abaixo de 20°C, abaixo de 15°C ou abaixo de 10°C. Após o processamento, a mistura heterogênea, as camadas de cátodo e ânodo são separadas dos condutores de parte de metal e as partículas dos materiais de eletrodo caem das camadas de eletrodo.
[00106] A eficácia de separação pode ser aumentada por temperaturas elevadas. Em certas modalidades, a agitação mecânica pode ser executada com aquecimento em uma temperatura de cerca de 35°C a cerca de 100°C, de cerca de 35°C a cerca de 80°C, de cerca de 35°C a cerca de 60°C, de cerca de 35°C a cerca de 50°C, de cerca de 55°C a cerca de 100°C, de cerca de 55°C a cerca de 75°C ou de cerca de 55°C a cerca de 65°C. Após o tratamento de calor, devido à diferença de expansão térmica entre as camadas de cátodo e ânodo e os condutores de parte de metal, as camadas de cátodo e ânodo podem ser facilmente separadas dos condutores de parte de metal. Em certas modalidades, a agitação mecânica é executada em temperatura ambiente. Em outras modalidades, a agitação mecânica é executada em uma temperatura menos do que 20°C, menos do que 25°C, menos do que 30°C, menos do que 35°C, menos do que 40°C, menos do que 50°C, menos do que 60°C, menos do que 70°C, menos do que 80°C, menos do que 90°C ou menos do que 100°C.
[00107] Em algumas modalidades, o material aglutinante é uma mistura de materiais aglutinantes com base em água e com base orgânica. O pedido de patente no. U.S. 20130034651 Al revela que o material aglutinante com base orgânica tal como PVDF pode ser usado em uma pasta fluida com base em água para a fabricação de eletrodos de bateria quando a pasta fluida compreende uma combinação de PVDF e outros materiais aglutinantes com base em água. Foi constatado que o método revelado no presente documento também é aplicável a esse sistema de ligante e as camadas de cátodo e ânodo podem ser separadas dos condutores de parte de metal.
[00108] No entanto, é difícil dissolver ligantes com base puramente orgânica devido a sua baixa solubilidade em água. Nesse caso, a resistência adesiva entre as camadas de cátodo e ânodo e os condutores de parte de metal permanece forte e, portanto, as camadas de cátodo e ânodo são menos suscetíveis de serem separadas dos condutores de parte de metal.
[00109] Um eletrodo positivo inclui uma camada de cátodo suportado em uma primeira parte de metal condutor. Tipicamente, a primeira parte de metal condutor é um alumínio ou outro substrato de folha condutora/metálico. A camada de cátodo contém pelo menos um material de cátodo e um material aglutinante. A camada de cátodo pode compreende adicionalmente um agente condutor para aprimorar a condutividade de elétron da camada de cátodo. O eletrodo positivo pode incluir uma quantidade significativa de um material aglutinante tal como ligante polimérico e o material aglutinante é usado para ligar o material de cátodo à primeira parte de metal condutor.
[00110] Um eletrodo negativo inclui uma camada de ânodo suportada em uma segunda parte de metal condutor. Tipicamente, a segunda parte de metal condutor é um cobre ou outro substrato de folha condutora/metálico. A camada de ânodo contém pelo menos um material de ânodo e um material aglutinante. A camada de ânodo pode compreende adicionalmente um agente condutor para aprimorar condutividade de elétron da camada de ânodo. O eletrodo negativo pode incluir uma quantidade significativa de um material aglutinante para a ligação do material de ânodo à segunda parte de metal condutor.
[00111] Em certas modalidades, os materiais aglutinantes nas camadas de cátodo e ânodo são os mesmos ou diferente. Em algumas modalidades, o material aglutinante é ou compreende um material aglutinante com base em água ou uma mistura de materiais aglutinantes com base em água e com base orgânica. Em certas modalidades, o material aglutinante não é um material aglutinante com base orgânica ou uma mistura de material aglutinante com base em água e material aglutinante com base orgânica.
[00112] Em certas modalidades, o material aglutinante com base em água é selecionado a partir do grupo que consiste em polímero não saturado, polímero de dieno conjugado, borracha de estireno-butadieno, borracha de estireno-butadieno acrilatada, borracha de acrilonitrilo-butadieno, borracha de nitrilo e butadieno, copolímero de acrilonitrilo-estireno-butadieno, borracha, borracha de acrila, borracha de butila, borracha de flúor, politetrafluoroetileno, poliolefina, polietileno, polipropileno, etileno/propileno copolímeros, polibutadieno, óxido de polietileno, polietileno clorossulfonatado, polivinilpirrolidona, polivinilpiridina, composto de polivinila, álcool polivinílico, acetato de polivinila, poliepicloroidrina, polifosfazeno, poliacrilonitrilo, poliestireno, látex, resinas acrílicas, resinas fenólicas, resinas epóxi, celulose, carboximetil celulose, hidroxipropil celulose, acetato de celulose, butirato de acetato de celulose, propionato de acetato de celulose, cianoetilcelulose, cianoetilsacarose, poliéster, poliamida, poliéter, poliimida, policarboxilato, ácido policarboxílico, ácido poliacrílico, poliacrilato, ácido polimetacrílico, polimetacrilato, poliacrilamida, poliuretano, polímero halogenado, polímero fluorado, polímero clorado, um sal de ácido algínico e combinações dos mesmos.
[00113] Alguns exemplos não limitantes de o composto de polivinila incluem os que consistem em monômeros de N-vinilamida tais como N-vinil formamida e N-vinil acetamida ou que contém esses monômeros. O composto de poli-N-vinila é distinguido por boa molhabilidade. Homopolímeros, copolimeros e copolimeros em bloco podem também ser usados no presente documento. Em algumas modalidades, o composto de polivinila é um interpolímero aleatório, em bloco ou alternante. Em modalidades adicionais, o composto de polivinila é um interpolímero com dois blocos, três blocos ou com blocos múltiplos.
[00114] Alguns exemplos não limitantes da borracha incluem borracha natural, borracha de isopreno, borracha de butadieno, borracha de cloropreno, borracha de estireno e butadieno e borracha de nitrilo e butadieno. Essas borrachas contêm ligações duplas insaturadas. Em algumas modalidades, a borracha é um interpolímero aleatório, em bloco ou alternante. Em modalidades adicionais, a borracha é a interpolímero com dois blocos, três blocos ou com blocos múltiplos. Polímeros não saturados são geralmente distinguidos por boas propriedades adesivas.
[00115] Em certas modalidades, o sal de ácido algínico compreende um cátion selecionado a partir de Na, Li, K, Ca, NH4, Mg, Al ou uma combinação dos mesmos.
[00116] Em algumas modalidades, o material aglutinante com base em água é um monômero contendo um grupo ácido carboxílico, um grupo ácido sulfônico ou uma combinação dos mesmos.
[00117] Alguns exemplos não limitantes do monômero tendo um grupo ácido carboxílico incluem ácido monocarboxílico, ácido dicarboxílico, anidreto de ácido dicarboxílico e derivados dos mesmos. Alguns exemplos não limitantes do ácido monocarboxílico incluem ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotônico, ácido 2-etilacrílico e ácido isocrotônico. Alguns exemplos não limitantes do ácido dicarboxílico incluem ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico e ácido maleico de metila. Alguns exemplos não limitantes do anidreto de ácido dicarboxílico incluem anidreto maleico, anidreto acrílico, anidreto maleico de metila e anidreto maleico de dimetila.
[00118] Alguns exemplos não limitantes do monômero tendo um grupo ácido sulfônico incluem ácido vinilsulfônico, ácido vinilsulfônico de metila, ácido (met)alilsulfônico, ácido estirenosulfônico, sulfonato de (met)ácido acrílico-2-etila, ácido 2-acrilamida-2-metilpropanesulfônico, ácido 3-aliloxi- 2-hidroxipropanesulfônico e ácido 2-(N-acriloil)amino-2-metil-l,3-propano- disulfônico.
[00119] Em algumas modalidades, o material aglutinante com base orgânica é selecionado a partir do grupo que consiste em politetrafluoroetileno (PTFE), polímero de perfluoroalcóxi (PFA), fluoreto de polivinilideno (PVDF), copolímero de tetrafluoroetileno (TFE) e hexafluoropropileno (HFP), etileno-propileno fluorado (FEP) copolímero, terpolímero de tetrafluoroetileno, fluoreto de hexafluoropropileno e vinilideno e combinações dos mesmos. Em outras modalidades, o material aglutinante com base orgânica não é politetrafluoroetileno (PTFE), polímero de perfluoroalcóxi (PFA), fluoreto de polivinilideno (PVDF), copolímero de tetrafluoroetileno (TFE) e hexafluoropropileno (HFP), etileno-propileno fluorado (FEP) copolímero ou terpolímero de tetrafluoroetileno, fluoreto de hexafluoropropileno e vinilideno.
[00120] Em certas modalidades, a razão de massa do material aglutinante com base em água para o material aglutinante com base orgânica no eletrodo camada é de cerca de 10:1 a cerca de 1:10, de cerca de 10:1 a cerca de 1:1, de cerca de 10:1 a cerca de 2:1, de cerca de 10:1 a cerca de 4:1, de cerca de 10:1 a cerca de 6:1 ou de cerca de 10:1 a cerca de 8:1. Em algumas modalidades, a razão de massa do material aglutinante com base em água para o material com base orgânica no eletrodo camada é cerca de 10:1, cerca de 8:1, cerca de 6:1, cerca de 4:1, cerca de 2:1 ou cerca de 1:1.
[00121] Após dissolução do material aglutinante, a mistura heterogênea processada é filtrada para separar a parte estrutural, primeira parte de metal condutor e a segunda parte de metal condutor de materiais de eletrodo mais finos que compreende materiais de cátodo e ânodo para fornecer uma suspensão dotada do solvente polar e dos materiais de eletrodo mais finos.
[00122] Em certas modalidades, os materiais de eletrodo mais finos são filtrados mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh entre 2 mm e 4 mm. Em algumas modalidades, os materiais de eletrodo mais finos são filtrados mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh entre 0,5 mm e 1,0 mm.
[00123] Em algumas modalidades, os materiais de eletrodo mais finos compreendem adicionalmente um agente condutor. Nesse caso, a suspensão compreende o solvente polar e os materiais de eletrodo mais finos contendo os materiais de ânodo e de cátodo e agente condutor.
[00124] Em certas modalidades, o material de cátodo é a óxido de metal de lítio. Em modalidades adicionais, o óxido de metal de lítio é selecionado a partir do grupo que consiste em LiNiCE, Lii+zNixMnyO2, Lii+zNixMuyCoi x-yCh, Lii+zNixCoyAlzO2, LÍV2O5, LÍTÍS2, LÍM0S2, LiMnCE, LiCoθ2 (LCO), LiCrCh, LiM^CU (LMO), LiFePCU (LFP) e combinações dos mesmos, em que cada x é independentemente de 0,3 a 0,8; sendo que cada y é independentemente de 0,1 a 0,45; e cada z é independentemente de 0 a 0,2.
[00125] Em algumas modalidades, o óxido de metal de lítio pode incluir NMC (Lii+zNixMnyCoi_x_yO2) com várias razões de Ni:Mn:Co, por exemplo, 1:1:1; 5:3:2; 4:4:2; 8:1:1. Em certas modalidades, o óxido de metal de lítio é LiNio,33Mno,33Cθo,33θ2 (NMC333), LiNio,sMno,3Cθo.2θ2 (NMC532), LiNi0,6Mno.2Cθo,2θ2 (NMC622), LiNio,8Mn0,iCo0,iθ2 (NMC811), LiNio,8Cθo.i5Alo,o5θ2 (NCA) e combinações dos mesmos. Em outras modalidades, o óxido de metal de lítio não é LiNiCh, Lii+zNixMny02, Lii+zNixMnyCoi_x_yO2, Lii+zNixCoyAlzO2, LÍV2O5, LiTiS2, LÍM0S2, LiMnO2, LiCoθ2, LiCrCh, LiMn2O4 ou LiFePCh, em que cada x é independentemente de 0,3 a 0,8; sendo que cada y é independentemente de 0,1 a 0,45; e cada z é independentemente de 0 a 0,2. Em certas modalidades, o óxido de metal de lítio não é LiNio,33Mno,33Cθo,33θ2 (NMC333), LiNio,sMno,3Cθo,2θ2 (NMC532), LiNio,óMno,2Coo,202 (NMC622), LiNio,8Mno,iCθo,iθ2 (NMC811) ou LiNio,8Cθo,i5Alo,o5θ2 (NCA).
[00126] Em certas modalidades, o material de ânodo é selecionado a partir do grupo que consiste em particulado de grafite natural, particulado de grafite sintético, particulado de Sn, particulado de Li4Ti50i2, particulado de Si, particulado de compósito de Si-C e combinações dos mesmos.
[00127] Em algumas modalidades, o agente condutor é um material carbonáceo. Em certas modalidades, o material carbonáceo é carbono macio, carbono rígido, coque, grafite, nanotubos de carbono, fibras de carbono, fibras de grafite, nanofibras de carbono, nanofibras de grafite, negro de carbono, carbono ativado ou uma combinação dos mesmos.
[00128] Após a etapa de filtrar, os materiais de eletrodo mais finos na suspensão são isolados do solvente polar. O material de cátodo e o material de ânodo podem ser reciclados simultaneamente, portanto, simplificando 0 método de reciclagem. Os materiais isolados de eletrodo podem facilmente ser coletados e a taxa de reciclagem dos materiais de eletrodo é alta.
[00129] O isolamento dos materiais de eletrodo mais finos pode ser realizado por uma variedade de métodos conhecidos na técnica incluindo, mas não limitados a, filtragem, decantação, sedimentação e centrifugação.
[00130] Em algumas modalidades, os materiais de eletrodo mais finos na suspensão podem ser coletados do solvente polar através de filtragem. Os métodos de filtragem adequados incluem filtragem por gravidade, filtragem por pressão ou filtragem a vácuo.
[00131] Quando a quantidade de bateria fragmentos na mistura heterogênea é grande e o tempo de agitação mecânica é muito longo (por exemplo cerca de 5 horas), é observado que o material aglutinante delaminado com base em água pode formar um coloide que tende a formar flocos quando a quantidade de bateria fragmentos na mistura heterogênea é grande. Dessa maneira, os furos da peneira tendem a se tornar rapidamente entupidos com o coloide. Como um resultado, a peneira se toma parcial ou totalmente inoperante. Surpreendentemente, o uso de uma solução de tampão suprime a formação do coloide. Portanto, o tempo exigido para o processo relevante pode ser encurtado e a eficácia de filtragem melhorou.
[00132] Em algumas modalidades, a recuperação de material de eletrodo mais fino é pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos 90% ou pelo menos 95%. Em certas modalidades, a recuperação de material de eletrodo mais fino é cerca de 90%, cerca de 91%, cerca de 92%, cerca de 93%, cerca de 94%, cerca de 95%, cerca de 96%, cerca de 97%, cerca de 98% ou cerca de 99%.
[00133] Em algumas modalidades, a percentagem de impureza no material de eletrodo mais fino recuperado é menos do que 10%, menos do que 8%, menos do que 6%, menos do que 4%, menos do que 2%, menos do que 1 %, menos do que 0,5%, menos do que 0,1 % ou menos do que 0,05%.
[00134] Geralmente, o revestimento de eletrodo é secado e curado e, então, comprimido em uma tabela para aumentar a densidade do revestimento de eletrodo. Em comparação à camada de eletrodo de ânodo, a camada de eletrodo de cátodo tem uma densidade comprimida maior e, assim, densidade de energia. Portanto, é mais difícil separar a camada de eletrodo de cátodo do coletor de corrente de cátodo.
[00135] O método de reciclagem revelado no presente documento envolve uma tecnologia de reciclagem com base aquosa. Um ambiente de alta temperatura ou fortemente ácido não é necessário e os processos aquosos são particularmente ecológicos. Ademais, o método revelado no presente documento é simples e pode ser facilmente ampliado e operado com baixo custo.
[00136] Os seguintes exemplos são apresentados para exemplificar modalidades da invenção, mas não são destinados a limitar a invenção às modalidades específicas estabelecidas. A menos que indicado o contrário, todas as partes e porcentagens são em peso. Todos os valores numéricos são aproximados. Quando faixas numéricas são dadas, deveria ser entendido que modalidades fora das faixas citadas ainda podem estar dentro do escopo da invenção. Detalhes específicos descritos em cada exemplo não deveriam ser construídos como recursos necessários da invenção.
[00137] A impureza dos materiais de eletrodo isolados foi medida por um espectrômetro de massa de plasma acoplado de modo indutivo (obtido junto à PerkinElmer, Inc.).
[00138] Para a preparação de eletrodo positivo, 94% em peso de material de cátodo NMC333 (LNMC TLM 310, obtido junto à Xinxiang Tianli Energia Co. Ltd., China), 3% em peso de negro de carbono (SuperP; obtido junto à Timcal Ltd, Bodio, Suíça) como um agente condutor e 3% em peso poliacrilonitrilo (LA 132, Chengdu índigo Potência Sources Co., Ltd., China) como um ligante foram dispersados em água deionizada para formar uma pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de alumínio como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira (obtido junto à Shenzhen KejingStar Technology Ltd., China; model no. MSK-AFA-III) e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de alumínio de cátodo.
[00139] Para a preparação de eletrodo negativo, 90% em peso de carbono rígido (HC; pureza de 99,5%, obtido junto à Ruifute Technology Ltd., Shenzhen, Guangdong, China) com 5% em peso poliacrilonitrilo como um ligante e 5% em peso de negro de carbono como um agente condutor foram dispersados em água deionizada para formar outra pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de cobre como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de cobre de ânodo.
[00140] Após a secagem, a película de cátodo e a película de ânodo resultantes foram usadas para preparar a folha de cátodo e a folha de ânodo respectivamente através do corte em pedaços de formato retangular no tamanho de 8 cm x 12 cm. Baterias em formato de bolsa foram preparadas mediante o empilhamento das folhas de ânodo e de cátodo de uma maneira alternada e separadas por separadores porosos de polietileno (Celgard, LLC, US) tendo uma espessura de 25 pm. O eletrólito foi uma solução de LiPF6 (1 M) em uma mistura de carbonato de etileno (EC), carbonato de etil metil (EMC) e carbonato de dimetila (DMC) em uma razão de volume de 1:1:1. As células foram montadas em atmosfera de argônio com alta pureza com teor de oxigênio e umidade < 1 ppm. Após preenchimento de eletrólito, as células em formato de bolsa foram vedadas a vácuo e, então, mecanicamente prensadas usando um ferramental de punção com formato padrão.
[00141] As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 5 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 800 ciclos.
[00142] Baterias de íon de lítio usadas (0,5 kg) foram totalmente descarregadas mediante a embebição em solução com 6% de NaCl durante 12 horas. Após descarregar, as baterias de íon de lítio foram cortadas em pedaços por uma máquina de corte por jato de água (YCWJ-3038-L2015-1D, obtida junto à YC Industry Co., Ltd., Jiangsu, China). Os pedaços das baterias de ion de lítio cortadas, tendo um comprimento médio de cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) a cerca de 2,54 cm (1,0 polegada) foram imersos em água deionizada (5 1) a 20 °C para formar uma mistura heterogênea. A mistura foi agitada mecanicamente por um misturador de lâmina de dispersão (10 1, obtido junto à Chienemei Industry Co. Ltd., China) por 1 hora a 20 °C. A velocidade rotacional da lâmina de misturação é 15.000 rpm. O material de cátodo foi destacado da folha de alumínio, embora o material de ânodo tenha caído da folha de cobre. Após a agitação, a parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio foram removidas mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 4 mm para render uma suspensão dotada de água e materiais de eletrodo. Após a remoção da parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 80 °C sob pressão atmosférica e obtidos em um rendimento de 90%. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00143] Baterias de íon de lítio em forma de bolsa foram preparadas de acordo com Exemplo 1. As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 5 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 800 ciclos.
[00144] Baterias de íon de lítio usadas (~ 20 kg) foram totalmente descarregadas mediante a embebição em solução com 6% de NaCI durante 12 horas. Após descarregar, as baterias de íon de lítio foram cortadas em pedaços por uma máquina de corte por jato de água (YCWJ-3038-L2015-1D, obtida junto à YC Industry Co., Ltd., Jiangsu, China). Os pedaços das baterias de ion de lítio cortadas, tendo um comprimento médio de cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) a cerca de 2,54 cm (1,0 polegada) foram imersos em água deionizada (25 1) a 20 °C para formar uma mistura heterogênea. A mistura foi agitada por uma sonda ultrassónica (NP2500; obtida junto à Guangzhou Newpower Ultrasonic Electronic Equipment Co., Ltd., China) com uma potência de entrada de 200 W por 2 horas a 20 °C. O material de cátodo foi destacado da folha de alumínio, embora o material de ânodo tenha caído da folha de cobre. Após o processamento ultrassónico, a parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio foram removidas mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 4 mm para render uma suspensão dotada de água e materiais de eletrodo. Após a remoção da parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 80 °C sob pressão atmosférica e obtidos em um rendimento de 63%. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00145] Baterias de íon de lítio em forma de bolsa foram preparadas de acordo com Exemplo 1. As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 5 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 800 ciclos.
[00146] Baterias de íon de lítio usadas (~20 kg) foram totalmente descarregadas mediante a embebição em solução com 6% de NaCl durante 12 horas. Após descarregar, as baterias de íon de lítio foram cortadas em pedaços por uma máquina de corte por jato de água (YCWJ-3038-L2015-1D, obtida junto à YC Industry Co., Ltd., Jiangsu, China). Os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas, tendo um comprimento médio de cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) a cerca de 2,54 cm (1,0 polegada) foram imersos em água deionizada (25 1) a 20 °C para formar uma mistura heterogênea. A mistura foi agitada mecanicamente por um misturador de lâmina de dispersão (30L, obtido junto à Chienemei Industry Co. Ltd., China) por 2 horas a 20 °C. O material de cátodo foi destacado da folha de alumínio, embora o material de ânodo tenha caído da folha de cobre. Após a agitação, a parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio foram removidas mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 4 mm para render uma suspensão dotada de água e materiais de eletrodo. Após a remoção da parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 80 °C sob pressão atmosférica e obtidos em um rendimento de 93%. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00147] Para a preparação de eletrodo positivo, 92% em peso de material de cátodo LMO (LiMu2θ4 obtido junto à HuaGuan HengYuan LiTech Co. Ltd., Qingdao, China), 3% em peso de negro de carbono (SuperP; obtido junto à Timcal Ltd, Bodio, Suíça) como um agente condutor e 1% em peso carboximetil celulose (CMC, BSH-12, DKS Co. Ltd., Japão), 3% em peso borracha de estireno e butadieno (SBR) (AL-2001, NIPPON A&l INC., Japão) e 2% em peso de fluoreto de polivinilideno (PVDF; Solef® 5130, obtido junto à Solvay S.A., Bélgica) como um ligante foram dispersados em N-metil-2-pirrolidona (NMP; pureza de >99%, Sigma-Aldrich, EUA) para formar uma pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de alumínio como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de alumínio de cátodo.
[00148] Para a preparação de eletrodo negativo, 90% em peso de carbono rígido (HC; pureza de 99,5%, obtido junto à Ruifute Technology Ltd., Shenzhen, Guangdong, China) com 1,5% em peso CMC (BSH-12, DKS Co. Ltd., Japão) e 3,5% em peso SBR (AL-2001, NIPPON A&l INC., Japão) como um ligante e 5% em peso de negro de carbono como um agente condutor foram dispersados em água deionizada para formar outra pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de cobre como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de cobre de ânodo.
[00149] Após a secagem, a película de cátodo e a película de ânodo resultantes foram usadas para preparar a folha de cátodo e folha de ânodo respectivamente através do corte em pedaços de formato retangular no tamanho de 8 cm x 12 cm. Baterias em formato de bolsa foram preparadas mediante o empilhamento das folhas de ânodo e de cátodo de uma maneira alternada e separadas por separadores porosos de polietileno (Celgard, LLC, US) tendo uma espessura de 25 pm. O eletrólito foi uma solução de LiPF6 (1 M) em uma mistura de carbonato de etileno (EC), carbonato de etil metil (EMC) e carbonato de dimetila (DMC) em uma razão de volume de 1:1:1. As células foram montadas em atmosfera de argônio com alta pureza com teor de oxigênio e umidade < 1 ppm. Após preenchimento de eletrólito, as células em formato de bolsa foram vedadas a vácuo e, então, mecanicamente prensadas usando um ferramental de punção com formato padrão.
[00150] As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,3 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 4,2 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 1.000 ciclos.
[00151] Baterias de íon de lítio usadas (0,5 kg) foram totalmente descarregadas mediante a embebição em 4% de solução de NaCl for 12 horas. Após descarregar, as baterias de íon de lítio foram cortadas em pedaços por uma máquina de corte de bateria (Kaidi Machinery, Zhengzhou, China). Os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas, tendo um comprimento médio de cerca de 1 polegada a cerca de 1,5 polegadas (de 2,4 cm a 3,81 cm) foram imersos em água deionizada (10 1) em temperatura ambiente para formar uma mistura heterogênea. A mistura foi agitada ultrassonicamente em um banho ultrassónico (G-100ST, obtido junto à Shenzhen Geneng Cleaning Equipment Co. Limited.) em temperatura ambiente por 0,5 hora. O material de cátodo foi destacado da folha de alumínio, embora o material de ânodo tenha caído da folha de cobre. Após a agitação, a parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio foram removidas mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 2 mm para render uma suspensão dotada de água e materiais de eletrodo. Após a remoção da parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 80 °C sob pressão atmosférica e obtidos em um rendimento de 93%. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00152] Para a preparação de eletrodo positivo, 94% em peso de material de cátodo LiCoθ2 (LCO) (obtido junto à Xiamen Tungsten Co. Ltd., China), 3% em peso de negro de carbono (SuperP; obtido junto à Timcal Ltd, Bodio, Suíça) como um agente condutor e 3% em peso de ácido poliacrílico (PAA, #181285, obtido junto à Sigma-Aldrich, US) como um ligante foram dispersados em água deionizada para formar uma pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de alumínio como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de alumínio de cátodo.
[00153] Para a preparação de eletrodo negativo, 90% em peso de carbono rígido (HC; pureza de 99,5%, obtido junto à Ruifute Technology Ltd., Shenzhen, Guangdong, China) com 1,5% em peso CMC (BSH-12, DKS Co. Ltd., Japão) e 3,5% em peso SBR (AL-2001, NIPPON A&l INC., Japão) como um ligante e 5% em peso de negro de carbono como um agente condutor foram dispersados em água deionizada para formar outra pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de cobre como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de cobre de ânodo.
[00154] Após a secagem, a película de cátodo e a película de ânodo resultantes foram usadas para preparar a folha de cátodo e folha de ânodo respectivamente através do corte em pedaços de formato retangular no tamanho de 8 cm x 12 cm. Baterias em formato de bolsa foram preparadas mediante o empilhamento das folhas de ânodo e de cátodo de uma maneira alternada e separadas por separadores porosos de polietileno (Celgard, LLC, US) tendo uma espessura de 25 pm. O eletrólito foi uma solução de LiPF6 (1 M) em uma mistura de carbonato de etileno (EC), carbonato de etil metil (EMC) e carbonato de dimetila (DMC) em uma razão de volume de 1:1:1. As células foram montadas em atmosfera de argônio com alta pureza com teor de oxigênio e umidade < 1 ppm. Após preenchimento de eletrólito, as células em formato de bolsa foram vedadas a vácuo e, então, mecanicamente prensadas usando um ferramental de punção com formato padrão.
[00155] As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,3 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 5,2 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 650 ciclos.
[00156] Baterias de íon de lítio usadas (0,5 kg) foram totalmente descarregadas mediante a embebição em solução com 6% de NaCI durante 12 horas. Após descarregar, as baterias de íon de lítio foram cortadas em pedaços por uma máquina de corte por jato de água (YCWJ-3038-L2015-1D, obtida junto à YC Industry Co., Ltd., Jiangsu, China). Os pedaços das baterias de ion de lítio cortadas, tendo um comprimento médio de cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) a cerca de 2,54 cm (1,0 polegada) foram imersos em água deionizada (5 1) a 20 °C para formar uma mistura heterogênea. A mistura foi agitada mecanicamente por um misturador de lâmina de dispersão (10 1, obtido junto à Chienemei Industry Co. Ltd., China) por 2 horas a 20 °C. O material de cátodo foi destacado da folha de alumínio, embora o material de ânodo tenha caído da folha de cobre. Após a agitação, a parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio foram removidas mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 4 mm para render uma suspensão dotada de água e materiais de eletrodo. Após a remoção da parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 70 °C sob pressão atmosférica e obtidos em um rendimento de 90%. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00157] Baterias de íon de lítio em forma de bolsa foram preparadas de acordo com Exemplo 5. As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 5 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 700 ciclos.
[00158] Baterias de íon de lítio usadas (0,5 kg) foram totalmente descarregadas mediante a embebição em solução com 6% de NaCl durante 12 horas. Após descarregar, as baterias de íon de lítio foram cortadas em pedaços por uma máquina de corte por jato de água (YCWJ-3038-L2015-1D, obtida junto à YC Industry Co., Ltd., Jiangsu, China). Os pedaços das baterias de ion de lítio cortadas, tendo um comprimento médio de cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) a cerca de 2,54 cm (1,0 polegada) foram imersos em a 0,05 M solução de tampão de fosfato (5 1) tendo um valor de pH de cerca de pH 6,8 a 20 °C para formar uma mistura heterogênea. A solução de tampão de fosfato foi preparada dissolvendo-se 39 g de diidrato monobásico de fosfato de sódio (NaH2PO4 • 2H2O, obtido junto à Sigma-Aldrich, US) em água deionizada (5 1). A mistura foi agitada mecanicamente por um misturador de lâmina de dispersão (10 1, obtido junto à Chienemei Industry Co. Ltd., China) por 2 horas a 20 °C. O material de cátodo foi destacado da folha de alumínio, embora o material de ânodo tenha caído da folha de cobre. Após a agitação, a parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio foram removidas mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 4 mm para render uma suspensão dotada da solução de tampão e materiais de eletrodo. Após a remoção da parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 80 °C sob pressão atmosférica e obtidos em um rendimento de 95%. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00159] Para a preparação de eletrodo positivo, 91% em peso de material de cátodo LiFePO4 (LFP) (obtido junto à Xiamen Tungsten Co. Ltd., China), 5% em peso de negro de carbono (SuperP; obtido junto à Timcal Ltd, Bodio, Suíça) como um agente condutor e 4% em peso de alginato de sódio (SA, #180947, obtido junto à Sigma-Aldrich, US) como um ligante foram dispersados em água deionizada para formar uma pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de alumínio como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de alumínio de cátodo.
[00160] Para a preparação de eletrodo negativo, 90% em peso de carbono rígido (HC; pureza de 99,5%, obtido junto à Ruifute Technology Ltd., Shenzhen, Guangdong, China) com 1,5% em peso CMC (BSH-12, DKS Co. Ltd., Japão) e 3,5% em peso SBR (AL-2001, NIPPON A&l INC., Japão) como um ligante e 5% em peso de negro de carbono como um agente condutor foram dispersados em água deionizada para formar outra pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de cobre como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de cobre de ânodo.
[00161] Após a secagem, a película de cátodo e a película de ânodo resultantes foram usadas para preparar a folha de cátodo e folha de ânodo respectivamente através do corte em pedaços de formato retangular no tamanho de 8 cm x 12 cm. Baterias em formato de bolsa foram preparadas mediante o empilhamento das folhas de ânodo e de cátodo de uma maneira alternada e separadas por separadores porosos de polietileno (Celgard, LLC, US) tendo uma espessura de 25 pm. O eletrólito foi uma solução de LiPF6 (1 M) em uma mistura de carbonato de etileno (EC), carbonato de etil metil (EMC) e carbonato de dimetila (DMC) em uma razão de volume de 1:1:1. As células foram montadas em atmosfera de argônio com alta pureza com teor de oxigênio e umidade < 1 ppm. Após preenchimento de eletrólito, as células em formato de bolsa foram vedadas a vácuo e, então, mecanicamente prensadas usando um ferramental de punção com formato padrão.
[00162] As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 2,5 V e 3,6 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 4 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 500 ciclos.
[00163] Baterias de íon de lítio usadas (0,5 kg) foram totalmente descarregadas mediante a embebição em solução com 6% de NaCl durante 12 horas. Após descarregar, as baterias de íon de lítio foram cortadas em pedaços por uma máquina de corte por jato de água (YCWJ-3038-L2015-1D, obtida junto à YC Industry Co., Ltd., Jiangsu, China). Os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas, tendo um comprimento médio de cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) a cerca de 2,54 cm (1,0 polegada) foram imersos em uma mistura de água deionizada (6,5 1) e etanol (1,5 1) a 20 °C para formar uma mistura heterogênea. A mistura foi agitada mecanicamente por misturador de lâmina de dispersão (10 1, obtido junto à Chienemei Industry Co. Ltd., China) por 1 hora a 20 °C. O material de cátodo foi destacado da folha de alumínio, embora o material de ânodo tenha caído da folha de cobre. Após a agitação, a parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio foram removidas mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 4 mm para render uma suspensão dotada de água e etanol e materiais de eletrodo. Após a remoção da parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 80 °C sob pressão atmosférica e obtidos em um rendimento de 91%. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00164] Para a preparação de eletrodo positivo, 94% em peso de material de cátodo LiNio,33Mno,33Cθo,33θ2 (NMC333) (obtido junto à Shenzhen Tianjiao Technology Co. Ltd., China), 3% em peso de negro de carbono (SuperP; obtido junto à Timcal Ltd, Bodio, Suíça) como um agente condutor e 1,5% em peso de ácido poliacrílico (PAA, #181285, obtido junto à Sigma-Aldrich, US) e 1,5% em peso poliacrilonitrilo (LA 132, Chengdu índigo Potência Sources Co., Ltd., China) como um ligante foram dispersados em água deionizada para formar uma pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de alumínio como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de alumínio de cátodo.
[00165] Para a preparação de eletrodo negativo, 90% em peso de carbono rígido (HC; pureza de 99,5%, obtido junto à Ruifute Technology Ltd., China) com 1,5% em peso CMC (BSH-12, DKS Co. Ltd., Japão) e 3,5% em peso SBR (AL-2001, NIPPON A&l INC., Japão) como um ligante e 5% em peso de negro de carbono como um agente condutor foram dispersados em água deionizada para formar outra pasta fluida com um teor de sólidos de 50% em peso. A pasta fluida foi, então, uniformemente espalhada na folha de cobre como um coletor de corrente usando um revestidor de lâmina de raspadeira e seca a 50 °C por 12 horas para obter uma película de cobre de ânodo.
[00166] Após a secagem, a película de cátodo e a película de ânodo resultantes foram usadas para preparar a folha de cátodo e folha de ânodo respectivamente através do corte em pedaços de formato retangular no tamanho de 8 cm x 12 cm. Baterias em formato de bolsa foram preparadas mediante o empilhamento das folhas de ânodo e de cátodo de uma maneira alternada e separadas por separadores porosos de polietileno (Celgard, LLC, US) tendo uma espessura de 25 pm. O eletrólito foi uma solução de LiPF6 (1 M) em uma mistura de carbonato de etileno (EC), carbonato de etil metil (EMC) e carbonato de dimetila (DMC) em uma razão de volume de 1:1:1. As células foram montadas em atmosfera de argônio com alta pureza com teor de oxigênio e umidade < 1 ppm. Após preenchimento de eletrólito, as células em formato de bolsa foram vedadas a vácuo e, então, mecanicamente prensadas usando um ferramental de punção com formato padrão.
[00167] As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 5,1 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 900 ciclos.
[00168] Baterias de íon de lítio usadas (0,5 kg) foram totalmente descarregadas mediante a embebição em solução com 6% de NaCl durante 12 horas. Após descarregar, as baterias de íon de lítio foram cortadas em pedaços por uma máquina de corte por jato de água (YCWJ-3038-L2015-1D, obtida junto à YC Industry Co., Ltd., Jiangsu, China). Os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas, tendo um comprimento médio de cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) a cerca de 2,54 cm (1,0 polegada) foram imersos em uma mistura de água deionizada (5 1) e acetona (1 1) a 20 °C para formar uma mistura heterogênea. A mistura foi agitada mecanicamente por um misturador de lâmina de dispersão (10 1, obtido junto à Chienemei Industry Co. Ltd., China) por 1 hora a 20 °C. O material de cátodo foi destacado da folha de alumínio, embora o material de ânodo tenha caído da folha de cobre. Após a agitação, a parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio foram removidas mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 4 mm para render uma suspensão dotada de água e acetona e materiais de eletrodo. Após a remoção da parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 75 °C sob pressão atmosférica e obtidos em um rendimento de 92%. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00169] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que material de cátodo LiNio.6Mno.2Cθo,2θ2 (NMC622) (obtido junto à Hunan Rui Xiang New Material Co., Ltd., Changsha, China) foi usado ao invés de NMC333. As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 5,5 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 1.879 ciclos.
[00170] Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 1. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00171] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que material de cátodo LiNio,8Mno,iCoo,i02 (NMC811) (obtido junto à Henan Kelong NewEnergy Co., Ltd., Xinxiang, China) foi usado ao invés de NMC333. As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 4,7 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 1.270 ciclos.
[00172] Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 1. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00173] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que material de cátodo LiNio,8Cθo,i5Alo,o5θ2 (NCA) (obtido junto à Hunan Rui Xiang New Material Co., Ltd., Changsha, China) foi usado ao invés de NMC333. As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 4,2 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 996 ciclos.
[00174] Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 1. A formulação do cátodo, ânodo e condições de reciclagem são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00175] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que a velocidade rotacional da lâmina de misturação foi de 4.000 rpm ao invés de 15.000 rpm. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00176] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 12 exceto que o tempo de agitação é de 0,16 hora ao invés de 1 hora. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00177] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que LCO foi usado como um material de cátodo ao invés de NMC333. As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 3 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 1.300 ciclos.
[00178] Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 3 exceto que um misturador de cisalhamento alto foi usado ao invés de um misturador de lâmina de dispersão e o tempo de agitação foi de 0,5 hora ao invés de 2 horas. A velocidade rotacional do parafuso e a unidade giratória foram de 2.000 rpm e 250 rpm respectivamente. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00179] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que LFP foi usado como um material de cátodo ao invés de NMC333. As baterias em formato de bolsa montadas foram, então, submetidas a repetidos ciclos de carga e descarga em uma taxa de corrente constante de 1C entre 3,0 V e 4,2 V para imitar os padrões de utilização da vida real. A capacidade real de célula foi cerca de 15 Ah. A capacidade nominal caiu abaixo de 80% de sua capacidade classificada inicial após 2.100 ciclos.
[00180] Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 14. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00181] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 14. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00182] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que NMC532, NMC622, NMC811 e NCA foram usados respectivamente nos Exemplos 17, 18, 19 e 20 ao invés de NMC333. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 14. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00183] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 14. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 5 exceto que um misturador de parafuso cônico (obtido junto à Shuanglong Group Co., Ltd) foi usado ao invés de um misturador de lâmina de dispersão. A velocidade rotacional do braço foi de 150 rpm e a velocidade rotacional do parafuso foi de 300 rpm. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00184] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 15. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 21. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00185] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 14. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 5 exceto que um misturador de agitação planetário foi usado ao invés de um misturador de lâmina de dispersão. As velocidades rotacionais da lâmina planetária e lâmina de dispersão de alta velocidade foram 150 rpm e 1.000 rpm respectivamente. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00186] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 15. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 23. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00187] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 14. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 5 exceto que um misturador por jato de ar (obtido junto à ALPA Pó Technology &Equipment Co., Ltd) foi usado ao invés de um misturador de lâmina de dispersão. A pressão do jato de ar foi de 0,3 MPa. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00188] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 15. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 25. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00189] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 14. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que 30 g adicionais de microesfera plástica tendo um tamanho de microesfera de 0,5 mm foram adicionados à mistura heterogênea; a velocidade rotacional o misturador de lâmina de dispersão foi de 4.000 rpm ao invés de 15.000 rpm; e o tempo de agitação foi de 0,5 hora ao invés de 1 hora. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00190] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 27. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00191] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 10. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 27. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00192] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 15. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que as baterias cortadas foram embebidas por 1 hora sem agitação. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00193] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 4. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 4 exceto pelo uso de 20 kg de baterias usadas ao invés de 0,5 kg e mudança do volume de água para 25 1. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00194] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 4 exceto que a quantidade de água usada foi 5 1 ao invés de 10 1 e a mistura heterogênea foi agitado por 2 horas ao invés de 0,5 hora. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00195] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 10. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo comparativo 3. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00196] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 5. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 5 exceto pelo uso de 20 kg de baterias usadas ao invés de 0,5 kg; mudança do volume de água para 25 1; e agitação da mistura heterogênea com um misturador de agitação e banho ultrassónico ao invés de um misturador de lâmina de dispersão. A agitação velocidade do misturador de agitação foi 500 rpm e a potência de entrada do banho ultrassónico foi 200 W. A mistura heterogênea foi simultaneamente agitada e submetida à ultrassonicação por 20 minutos. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00197] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 5 exceto que NMC811 foi usado um material de cátodo ao invés de LCO. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo comparativo 5 exceto que a quantidade de água usada foi 5 1 ao invés de 25 1 e 0,5 kg de baterias de íon de lítio usadas foi usado ao invés de 20 kg. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00198] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 15. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo comparativo 6 exceto que o tempo de agitação foi de 1 hora ao invés de 20 minutos. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00199] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 14. Baterias de íon de lítio usadas (0,1 kg) foram recicladas mediante o uso de um triturador por impacto (PLS-550, obtido junto à Luoyang Dahua Heavy Type Machinery Co., Ltd., China) a velocidade rotacional de 2.500 rpm por 0,011 hora. O volume de água usado foi de 1 1. Após a agitação, a parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio foram removidas mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 4 mm para render uma suspensão dotada de água e materiais de eletrodo. Após a remoção da parte estrutural, folha de cobre e folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 80 °C sob pressão atmosférica. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00200] Baterias em formato de bolsa dos Exemplos comparativos 9, 10 e 11 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplos 15, 1 e 10 respectivamente. Baterias de íon de lítio usadas dos Exemplos comparativos 9, 10 e 11 foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo comparativo 8. As condições de reciclagem e formulações do cátodos e ânodos são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00201] Baterias em formato de bolsa foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 14. Baterias de íon de lítio usadas foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 5 exceto que um misturador de parafuso (obtido junto à Shuanglong Group Co., Ltd) foi usado ao invés de um misturador de lâmina de dispersão. A velocidade rotacional do parafuso foi de500 rpm. As condições de reciclagem e formulação do cátodo e ânodo são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00202] Baterias em formato de bolsa dos Exemplos comparativos 13, 14 e 15 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplos 15, 1 e 10 respectivamente. Baterias de íon de lítio usadas dos Exemplos comparativos 13, 14 e 15 foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo comparativo 12. As condições de reciclagem e formulações do cátodos e ânodos são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00203] Baterias em formato de bolsa dos Exemplos comparativos 16 e 17 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplos 1 e 10 respectivamente. Baterias de íon de lítio usadas dos Exemplos comparativos 16 e 17 foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 21. As condições de reciclagem e formulações do cátodos e ânodos são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00204] Baterias em formato de bolsa dos Exemplos comparativos 18 e 19 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplos 1 e 10 respectivamente. Baterias de íon de lítio usadas dos Exemplos comparativos 18 e 19 foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 23. As condições de reciclagem e formulações do cátodos e ânodos são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00205] Baterias em formato de bolsa dos Exemplos comparativos 20 e 21 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplos 1 e 10 respectivamente. Baterias de íon de lítio usadas dos Exemplos comparativos 20 e 21 foram recicladas da mesma maneira que no Exemplo 25. As condições de reciclagem e formulações do cátodos e ânodos são mostradas na tabela 1. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00206] Baterias em formato de bolsa do Exemplo de referência 1 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Baterias de íon de lítio usadas foram desmontadas e 1 kg de eletrodos de cátodo foi isolado. Os eletrodos de cátodo isolados foram imersos in 5 1 de água deionizada a 20 °C para formar uma mistura que foi agitada por um misturador de cisalhamento alto por 0,5 hora. A velocidade rotacional da unidade giratória foi 250 rpm e a velocidade rotacional do parafuso foi de2.000 rpm. O material de cátodo foi destacado da folha de alumínio. Após a agitação, a folha de alumínio foi removida mediante a passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh de 4 mm para fornecer uma suspensão dotada de água e materiais de eletrodo. Após a remoção de a folha de alumínio, a suspensão foi filtrada para obter os materiais de eletrodo. Os materiais de eletrodo recuperados foram secados em um forno durante 5 horas a 80 °C sob pressão atmosférica. As condições de reciclagem e a formulação do cátodo são mostradas na tabela 2. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00207] Baterias em formato de bolsa do Exemplo de referência 2 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 10. Baterias de íon de lítio usadas foram desmontadas e 1 kg de eletrodos de cátodo foi isolado. Os eletrodos de cátodo isolados foram reciclados da mesma maneira que no Exemplo de referência 1. As condições de reciclagem e a formulação do cátodo são mostradas na tabela 2. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00208] Baterias em formato de bolsa do Exemplo de referência 3 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Baterias de íon de lítio usadas foram desmontadas e 1 kg de eletrodos de cátodo foi isolado. O eletrodo de cátodo isolado foi reciclado da mesma maneira que no Exemplo de referência 1 exceto que um misturador de lâmina de dispersão foi usado ao invés de um misturador de cisalhamento alto. A velocidade rotacional da lâmina de misturação foi de 15.000 rpm. As condições de reciclagem e a formulação do cátodo são mostradas na tabela 2. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00209] Baterias em formato de bolsa do Exemplo de referência 4 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Baterias de íon de lítio usadas foram desmontadas e 1 kg de eletrodos de ânodo foi isolado. Os eletrodos de ânodo isolados foram reciclados da mesma maneira que no Exemplo de referência 1. As condições de reciclagem e a formulação do ânodo são mostradas na tabela 2. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3.
[00210] Baterias em formato de bolsa do Exemplo de referência 5 foram preparadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Baterias de íon de lítio usadas foram desmontadas e 1 kg de eletrodos de ânodo foi isolado. Os eletrodos de ânodo isolados foram reciclados da mesma maneira que no Exemplo de referência 3. As condições de reciclagem e a formulação do ânodo são mostradas na tabela 2. Os resultados da reciclagem são mostrados na tabela 3. TABELA 1
Note:1A velocidade rotacional do misturador de lâmina de dispersão foi de 4.000 rpm. 2A velocidade rotacional do misturador de lâmina de dispersão foi de 4.000 rpm e microesferas de plástico (30 g) foram adicionadas à mistura heterogênea. 3 As baterias cortadas foram embebidas em H2O por 1 hora sem agitação. TABELA 2 
[00211] Os rendimentos dos materiais de eletrodo recuperados são mostrados na tabela 3 abaixo. Os métodos revelados no presente documento podem melhorar a eficácia de recuperação de tipos diferentes de materiais de cátodo. Materiais de cátodo com níquel alto também podem ser recuperados. TABELA 3
[00212] Embora a invenção tenha sido descrita em relação a um número limitado de modalidades, os recursos específicos de uma modalidade não deveriam ser atribuídos às outras modalidades da invenção. Em algumas modalidades, os métodos podem incluir numerosas etapas não mencionadas no presente documento. Em outras modalidades, os métodos não incluem ou são substancialmente livres de, quaisquer etapas não enumeradas no presente documento. Há variações e modificações das modalidades descritas. As reivindicações anexas são destinadas a cobrir todas essas modificações e variações, conforme as mesmas se encaixem no escopo da invenção.
Claims (18)
1. Método para reciclar baterias de íon de lítio, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) descarregar as baterias de íon de lítio; b) cortar as baterias de íon de lítio em pedaços para fornecer uma mistura de uma parte estrutural, uma primeira parte de metal condutor revestida com uma camada de cátodo, e uma segunda parte de metal condutor revestida com uma camada de ânodo; c) imergir os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas num solvente polar para formar uma mistura heterogênea; d) processar a mistura heterogênea com agitação mecânica por um período de tempo de cerca de 15 minutos a cerca de 2 horas para dissolver um material aglutinante nas camadas de cátodo e de ânodo; e) filtrar a mistura heterogênea processada para separar a parte estrutural, primeira parte de metal condutor, e segunda parte de metal condutor de materiais de eletrodo mais finos que compreendem materiais de cátodo e de ânodo para fornecer uma suspensão dotada do solvente polar e dos materiais de eletrodo mais finos; e f) isolar os materiais de eletrodo mais finos na suspensão a partir do solvente polar; em que o solvente polar é uma solução de tampão tendo um pH de cerca de 6 a cerca de 8.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a etapa d) é executada em temperatura ambiente.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a mistura heterogênea na etapa d) é aquecida numa temperatura de cerca de 35°C a cerca de 100°C, ou de cerca de 55°C a cerca de 75°C.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de o material aglutinante compreender um material aglutinante com base em água selecionado a partir do grupo que consiste em polímero não saturado, polímero de dieno conjugado, borracha de estireno-butadieno, borracha de estireno-butadieno acrilatada, borracha de acrilonitrilo-butadieno, borracha de acrila, borracha de butila, borracha de flúor, polivinilpirrolidona, poliolefina, polietileno, polipropileno, etileno/propileno copolímeros, polibutadieno, óxido de polietileno, polietileno clorossulfonatado, polivinilpirrolidona, polivinilpiridina, composto de polivinila, álcool polivinílico, acetato de polivinila, poliepicloro- idrina, polifosfazeno, poliacrilonitrilo, poliestireno, látex, resinas acrílicas, resinas fenólicas, resinas epóxi, celulose, carboximetil celulose, hidroxipropil celulose, acetato de celulose, butirato de acetato de celulose, propionato de acetato de celulose, cianoetilcelulose, cianoetilsacarose, poliéster, poliamida, poliéter, poliimida, policarboxilato, ácido policarboxílico, ácido poliacrílico, poliacrilato, ácido polimetacrílico, polimetacrilato, poliacrilamida, poliuretano, polímero halogenado, polímero fluorado, polímero clorado, um sal de ácido algínico, e combinações dos mesmos.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sal de ácido algínico compreende um cátion selecionado a partir de Na, Li, K, Ca, NH4, Mg, Al, ou uma combinação dos mesmos.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material aglutinante compreender um aglutinante com base em água que é um monômero que contém um grupo de ácido carboxílico, um grupo de ácido sulfônico, ou uma combnação dos mesmos.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as baterias de íon de lítio são cortadas por uma máquina de corte por jato de água ou um dispositivo de corte com endentações ou lâminas.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas têm um comprimento médio de cerca de 0,5 polegada (1,27 cm) a cerca de 4,0 polegadas (10,16 cm).
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo Petipã<i^a®aí«t)7Waid^fflft®mopjgg37/99 fato de que os pedaços das baterias de íon de lítio cortadas têm um comprimento médio de cerca de um quarto de polegada (0,635 cm) ou menos.
10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma dentre a primeira e a segunda partes de metal condutor é independentemente selecionada a partir do grupo consistindo de uma placa fina de alumínio, uma placa fina de cobre, uma placa fina de ouro, uma placa fina de prata, e uma placa fina de platina.
11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que aquela solução de tampão compreende um sal selecionado a partir do grupo que consiste em carbonato de lítio, bicarbonato de lítio, fosfato de lítio, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, fosfato de sódio, carbonato de potássio, bicarbonato de potássio, fosfato de potássio, carbonato de amónia, bicarbonato de amónia, fosfato de amónia, e combinações dos mesmos.
12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a agitação mecânica da etapa de processar é executada por agitação, vibração, ultrassonicação, vortexação, ou uma combinação dos mesmos.
13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de o material aglutinante compreender ainda um material aglutinante com base orgânica.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que o dito material aglutinante com base orgânica é selecionado a partir do grupo que consiste em politetrafluoroetileno, polímero de perfluoroalcóxi, fluoreto de polivinilideno, copolímero de tetrafluoroetileno e hexafluoropropileno, copolímero de etileno-propileno fluorado, terpolímero de tetrafluoroetileno, fluoreto de hexafluoropropileno e vinilideno, e combinações dos mesmos.
15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que os materiais de eletrodo mais finos compreendem adicionalmente um agente condutor.
16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de o material de cátodo ser um óxido de metal de lítio selecionado a partir do grupo consistindo de LiNiCh, LiNixMnyC>2, Lii+zNixMnyCθi.x.yθ2, LiNixCoyAlzO2, LÍV2O5, LiTiS2, LÍM0S2, LiMnO2, LÍCOO2, LiCrO2, LiMn2O4, LiFePO4, e suas combinações; em que cada x é independentemente de 0,3 a 0,8; em que cada y é independentemente de 0,1 a 0,45; e em que cada z é independentemente de 0 a 0,2; e em que o material de ânodo é uma material carbonáceo.
17. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que os materiais de eletrodo mais finos são filtrados mediante passagem através de uma peneira tendo uma largura de mesh entre 2 mm e 4 mm, ou entre 0,5 mm e 1,0 mm.
18. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que isolamento dos materiais de eletrodo mais finos é executado através de filtragem, decantação, sedimentação, centrifugação, ou uma combinação dos mesmos.
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