Studio di processi di recupero di materiali catodici da batterie litio-ione esauste

Le batterie agli ioni di litio (LIB) hanno un ruolo fondamentale nella transizione energetica, grazie al loro crescente utilizzo nell’elettrificazione dei trasporti, dell’industria e delle abitazioni. Ciò consente la mitigazione del cambiamento climatico e la riduzione delle emissioni di CO2 e NO2 in atmosfera. La tecnologia dei veicoli elettrici progredisce rapidamente, determinando una crescente domanda di batterie e un aumento dei prezzi delle materie prime. In particolare, il cobalto e il litio fanno parte dei “Critical Raw Materials” (materie prime critiche), poiché di grande importanza economica e con un alto rischio di approvvigionamento. Questi elementi sono alla base dell’NMC111 (LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2), uno dei materiali catodici di maggior successo. La crescente implementazione delle LIB crea inevitabilmente un aumento del flusso di batterie esaurite; dunque, è necessario creare strutture di riciclaggio adeguate e impianti di trattamento dei rifiuti. Questo lavoro di tesi si focalizza sul recupero del materiale catodico NMC111 dalle batterie litio-ione esauste tramite processo idrometallurgico. Quest’ultimo è caratterizzato da diverse fasi: apertura delle batterie e pretrattamento del catodo, lisciviazione, coprecipitazione e sinterizzazione. Ogni stadio è esaminato sia dal punto di vista teorico che sperimentale, con particolare attenzione al processo di coprecipitazione. Esso prevede la separazione dei metalli d’interesse dalla soluzione ottenuta nella fase precedente di lisciviazione. Il solido precipita come idrossido ternario di nichel, cobalto e manganese (Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2) grazie alle condizioni basiche garantite dall’idrossido di sodio e alla presenza di un agente chelante. L’obiettivo è quello di studiare i fattori che influenzano tale processo e comprendere gli effetti sulla composizione chimica del precipitato