Proposta de um sistema de descarga de baterias de íon lítio visando a sua reciclagem - Martins, Carla Rafaelli [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022)
As baterias de íon lítio (lithium-ion batteries – LIBs) têm sido objetivo de muitas pesquisas devido à sua grande notoriedade em vários setores tecnológicos e econômicos. Amplamente utilizadas em eletrônicos, fontes estacionárias de energia e equipamentos de telecomunicações, as LIBs assumem um papel essencial e estratégico na eletromobilidade e no processo de migração de fontes fósseis de energia para energias renováveis. O aumento da demanda observado e projetado para as LIBs e a escassez dos metais que as compõem, como lítio (Li), cobalto (Co), níquel (Ni), manganês (Mn), cobre (Cu) e alumínio (Al) chama a atenção de vários setores produtivos. Complementarmente, os elevados potenciais de impactos ambientais que as LIBs causam ao longo de seus ciclos de vida demandam tecnologias para a reciclagem deste produto. Neste contexto, a descarga da energia residual das LIBs é um processo de suma importância para a ciência e para o escalonamento industrial da reciclagem de LIBs. Desta forma, por meio de experimentos controlados utilizando Design of Experiments (DoE), este trabalho objetivou desenvolver um sistema para a descarga eletroquímica da energia residual das LIBs de forma economicamente viável, laboralmente segura e ambientalmente responsável. Utilizando um método de Revisão Bibliográfica Sistemática foi possível identificar e caracterizar o estado-da-arte sobre processos de descarga de energia residual de LIBs visando sua reciclagem, sendo o presente trabalho um aliado para cobrir a lacuna até agora existente sobre o assunto. Além disso, foram realizados 17 testes de descarga elétrica utilizando as soluções de cloreto de potássio KCl e sulfato de ferro heptahidratado FeSO4.7H2O. Os resultados obtidos mostram que a solução salina utilizando uma concentração de 0,1 mol/L de FeSO4.7H2O apresentou menor desgaste físico dos terminais das células, ou seja, menor corrosão. Por fim, enquanto as células submetidas as descargas com KCl atingiram uma tensão inferior ao limite mínimo de tensão (1,5 V) em 3 horas, em média, as descargas com FeSO4.7H2O reduziu a tensão das baterias para menos de 1,5 V em, no máximo, 2 horas.

Lithium-ion batteries (LIBs) have been the subject of much research due to their great notoriety in various technological and economic sectors. Widely used in electronics, stationary sources of energy, and telecommunications equipment, LIBs assume an essential and strategic role in electromobility and in the process of migration from fossil energy sources to renewable energies. The increase in demand observed and projected for LIBs and the scarcity of the metals that compose them, such as lithium (Li), cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), copper (Cu), aluminum (Al) attracting the attention of several productive sectors. In addition, the high potential for environmental impacts caused by LIBs throughout their life cycles requires technologies for recycling this product. In this context, the discharge of residual energy from LIBs is a process of paramount importance for science and for the industrial scale of LIBs recycling. In this way, through experiments controlled by Design of Experiments (DoE), this work aims to develop a system for the electrochemical discharge of LIBs residual energy in an economically viable, work safety, and environmentally responsible way. Using a Systematic Bibliographic Review method, was possible to identify and characterize the state-of-the-art of LIBs residual energy discharge processes aiming their recycling, being the present work an ally to cover the gap existing until now on the subject. In addition, 17 electrical discharge tests were performed using solutions of potassium chloride KCl and iron sulfate heptahydrate FeSO4.7H2O. The results obtained showed that the saline solution using a concentration of 0.1 mol/L of FeSO4.7H2O presented less physical damage of the cell terminals, that is, less corrosion. Finally, while the cells tested with KCl discharges showed a voltage lower than the minimum voltage limit (1.5 V) in 3 hours, on average, discharges with FeSO4.7H2O reached 1.5 V or less in a maximum of 2 hours.
Proposal for a lithium-ion battery discharge system for recycling
Keywords: Baterias de litio; Economia circular; Reaproveitamento