LFP típusú Li-ion akkumulátorok eljárástechnikai alapvizsgálata a fenntartható reciklikálásuk érdekében : 1. rész = Basic procedural technical examination of LFP type Li-ion batteries in order to ensure their sustainable recycling : Part 1

Spekker, Dorina (2025) LFP típusú Li-ion akkumulátorok eljárástechnikai alapvizsgálata a fenntartható reciklikálásuk érdekében : 1. rész = Basic procedural technical examination of LFP type Li-ion batteries in order to ensure their sustainable recycling : Part 1. BÁNYÁSZATI ÉS KOHÁSZATI LAPOK (2023-), 158 (3). pp. 37-53. ISSN 3057-9899

Preview

Text 20671-Cikkszovege-82291-1-10-20250929.pdf - Published Version Download (1MB) | Preview

Abstract

Az akkumulátorok kérdésköre globálisan aktuálisnak számít az akkumulátor egész életciklusára vetítve, ugyanis mindennapi életünk során már minden eszköz kezd az idő előrehaladtával vezeték nélkülivé válni, amely mobilitásnak az akkumulátor a kulcsa. Az akkumulátor azonban már a szükséges nyersanyagok szempontjából is kihívást jelent, ugyanis nagymértékben tartalmaz kritikus elemeket, amelyek közé sorolhatóak például a ritkaföldfémek is. A reciklálás ezen problémát igyekszik megoldani már évtizedek óta, a másodlagos nyersanyagok előállításával. Ezen elektronikai hulladéktípus tehát nagyon is értékesnek mondható, és elterjedésének köszönhetően néhány éven belül a hulladékiparban is tömegesen meg fog jelenni, ezért a feldolgozásának kutatása, fejlesztése és elsajátítása elkerülhetetlen.TDK-dolgozatom során az akkumulátorok számos típusa és fajtája közül a lítium-vasfoszfát akkumulátorra esett a választásom, a következő okok miatt. Az LFP típusú akkumulátorok jelentős mennyiségben kerülnek felhasználásra az elektromobilitásban, ami nagy mennyiségű gyártásközi és amortizációs hulladék megjelenésével is jár (Hu, Li és Peng, 2012). Azonban az ezen hulladékokból kinyerhető érték viszonylag kicsi, leginkább csak a Li vissszanyerésére törekednek H2O2, nátrium-hipoklorit és egyéb erélyes vegyületek felhasználásával (Wang és Wu, 2017). Ezért érdemes lenne a klasszikus erős vegyszert vagy nagy energiabefeketétst igénylő kohászati eljárások helyett olcsóbb és környezetbarátabb irányokba fejleszteni, megvalósítva a „zöld kémiát”.A szelektív Li kioldását bakteriális oxidációval is meg lehetne oldani, bioszolubilizálás keretében (Chung-Yen és társai, 2021; Misra és társai, 2022). Az LFP típusra azért is esett a választásom, mert korábbi kutatómunkáim során az Intézet Biológiai Eljárástechnikai Laboratóriumában elérhető és kultiválható acidofil baktériumokkal dolgoztam, amelyek tápanyagának fő összetevője a vas(II)szulfát, így azt feltételeztem, hogy az LFP-akkumulátor aktív anyagának vastartalma kiegészítő tápanyag forrásként szolgálhat, így csökkentve az inhibitor hatását. Az említett baktériumok használata az iparban nem újkeletű, ugyanis a bányászat már alkalmazta őket, például réz (Gentina és Acevedo, 2013) vagy arany bányászatára (Gahan és társai, 2012). Ebből kiindulva a baktériumok alkalmazása a modern kor kihívásaira is megoldás lehet, legyen szó olyan bonyolult szerkezetű elektronikai hulladékról, mint az akkumulátorok, a nyomtatott áramköri lapok vagy a katalizátorok. Ezen akkumulátor típusból mintához, a Kar által létrehozott új képzési forma, a kooperatív képzés keretében jutottam hozzá. | The issue of batteries is getting more and more a global issue, projected over the entire life cycle of the battery. In our daily lives, all devices are becoming wireless over time, and the battery is the key to this mobility. However, the battery also poses a challenge in terms of the necessary raw materials, as it contains a large amount of critical elements, including rare-earth elements. However, recycling has been trying to solve this problem for decades by producing secondary raw materials. This type of electronic waste is therefore said to be very valuable, and due to its spread, it will appear in large numbers in the waste-processing industry within a few years, so research, development and mastering its processing are inevitable. During my TDK theses, I chose the lithium iron phosphate battery among many types of batteries, for the following reasons. LFP batteries are used in significant quantities in electromobility, which also results in the appearance of a large amount of technological and depreciation waste (Hu, Li, Peng, 2012). However, the value that can be extracted from these wastes is relatively small, mostly only the recovery of Li is sought using H2O2, sodium hypochlorite and other strong compounds (Wang and Wu, 2017). Therefore, it would be worthwhile to develop cheaper and more environmentally friendly methods instead of classical strong chemicals or metallurgical processes requiring high energy investment, implementing “green chemistry”. Selective Li extraction could also be solved by bacterial oxidation, within the framework of biosolubilization (Chung-Yen et al., 2021; Misra et al., 2022). I also chose the LFP type because previously, in the Institute's Biological Process Technology Laboratory I worked with acidophilic bacterias, whose main nutrient component is iron(II) sulfate, so I assumed that the iron content of the active material of the LFP battery could serve as an additional nutrient source, thus reducing the inhibitor effect. The use of the mentioned bacteria in the industry is not new, as they have already been used for example, for mining copper (Gentina and Acevedo, 2013) or gold (Gahan et al., 2012). Based on this, the use of bacteria can also be a solution to the challenges of the modern age, whether it is about electronic waste with such a complex structure as batteries, printed circuit boards or catalysts. I obtained a sample of this battery type from an e-waste recycler company, within the framework of so called cooperative training, which is a new training form at the Faculty. Furthermore, the battery was manually disassembled and chemically analyzed at the company, and a consultation opportunity was also provided within the framework of the training.

Actions (login required)

Edit Item