Sistema de monitoramento da descarga da energia elétrica residual de baterias de íon de lítio para sua reciclagem - Passos, Larissa Araujo [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
O avanço tecnológico e a transição energética global impulsionaram o uso das baterias de íons de lítio (LIBs), que são amplamente empregadas em dispositivos eletrônicos e veículos elétricos devido à elevada densidade energética, longa vida útil e alta eficiência de recarga. Contudo, a dependência de metais críticos e os impactos ambientais decorrentes da extração, descarte inadequado e crescente geração de resíduos reforçam a necessidade de estratégias sustentáveis para seu reaproveitamento. Nesse contexto, a descarga elétrica residual das células surge como etapa fundamental para garantir segurança no manuseio e viabilizar processos eficientes de reciclagem. Este trabalho teve como objetivo desenvolver, implementar e avaliar um sistema automatizado de monitoramento e descarga elétrica residual de LIBs, utilizando soluções salinas contendo MnSO₄ e NaHCO₃ em diferentes concentrações. O processo experimental foi conduzido com uso de Arduino® e software Processing®, permitindo o registro contínuo da tensão das células durante os ensaios. Foram investigados parâmetros operacionais como agitação, recirculação e utilização de metal de sacrifício, bem como a atuação simultânea desses fatores sobre a eficiência e estabilidade da descarga. Os resultados evidenciaram que a combinação integrada dos parâmetros operacionais favoreceu curvas de descarga mais estáveis e rápidas, especialmente para soluções de MnSO₄ em concentrações adequadas. Embora o NaHCO₃ apresentasse maior uniformidade nas medições, não promoveu a descarga completa nas condições avaliadas. Também se observou influência significativa do tipo de célula: as NMC exibiram comportamento mais estável, enquanto as LCO demonstraram descarga mais rápida, e as células classificadas como “outras” apresentaram maior eficiência quando submetidas ao conjunto de parâmetros operacionais e à solução de MnSO₄. A metodologia proposta demonstrou-se segura, reprodutível e potencialmente aplicável em escala laboratorial e industrial, contribuindo para o avanço de práticas sustentáveis de reciclagem e para o fechamento do ciclo de vida das LIBs. O estudo reforça a importância de integrar variáveis físico-químicas e operacionais para otimizar a neutralização da carga residual, assim, alinhando o processo aos princípios da economia circular e à mitigação dos impactos ambientais associados às baterias de íons de lítio.

Technological advances and the global energy transition have driven the widespread use of lithium-ion batteries (LIBs), which are widely employed in electronic devices and electric vehicles due to their high energy density, long lifespan, and charging efficiency. However, the dependence on critical metals and the environmental impacts associated with extraction, improper disposal, and increasing waste generation highlight the need for sustainable strategies for their reuse. In this context, residual electrical discharge emerges as an essential step to ensure safe handling and to enable efficient recycling processes. This study aimed to develop, implement, and evaluate an automated system for monitoring and performing the residual electrical discharge of LIBs, using saline solutions containing MnSO₄ and NaHCO₃ at different concentrations. The experimental procedure was conducted using Arduino® hardware and Processing® software, enabling continuous voltage acquisition throughout the tests. Operational parameters such as agitation, recirculation, and the use of sacrificial metal, as well as their combined effects, were investigated regarding discharge efficiency and stability. The results showed that the integrated application of all operational parameters favored more stable and faster discharge curves, especially for MnSO₄ solutions at suitable concentrations. Although NaHCO₃ provided greater uniformity in the measurements, it did not achieve complete discharge under the evaluated conditions. Significant influence of cell type was also observed: NMC cells exhibited more stable behavior, LCO cells presented faster discharge, and cells classified as “others” showed greater efficiency when subjected to the full set of operational factors in MnSO₄ solution. The proposed methodology proved to be safe, reproducible, and potentially applicable at laboratory and industrial scales, contributing to sustainable recycling practices and supporting the closure of the LIB life cycle. The study reinforces the importance of integrating physicochemical and operational variables to optimize residual charge neutralization, thus, aligning the process with circular economy principles and the environmental impacts mitigation related to lithium-ion batteries.
Monitoring system for the residual electrical energy discharge of lithium-Ion batteries for their recycling
Keywords: Baterias de lítio; Descargas elétricas; Ciclo de vida do produto; Química; Reaproveitamento