نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی دکتری، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.
2
گروه تحقیق و توسعه، شرکت پارتیان باتری نوین، تهران، ایران.
3
دانشیار، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.
4
استاد، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.
5
دانشیار، پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.
6
استادیار، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.
10.30501/jamt.2025.547364.1339
چکیده
افزایش نیاز جهانی به لیتیوم، بهویژه در صنعت باتریهای لیتیوم-یون، ضرورت توسعه روشهای نوین و کارآمد را برای بازیابی این عنصر حیاتی پررنگ ساخته است. در این پژوهش، تأثیر پیشعملیات اسیدشویی کوتاهمدت بر بازده فرایند مکانوشیمیایی استخراج لیتیوم از کاتدهای مصرفشده NCM811 موردبررسی قرار گرفت. سه بستر اسیدی شامل HCl، H2SO4+ H2O2 و CH3COOH+ H2O2 بهعنوان سیستمهای پیشلیچینگ انتخاب شدند و اثر همافزایی آنها با فرایند آسیاب مکانیکی و حضور مواد کمکآسیاب NaCl و SiO2 ارزیابی شد. نتایج نشان داد که پیششستشو با H2SO4+ H2O2 در مراحل اولیه بهدلیل تشکیل لایههای اکسیدی پایدار منجر به راندمان پایین در زمانها و نسبت گلوله به پودر 30:1 شد؛ اما درادامه با افزایش زمان آسیاب و نسبت گلوله به پودر به 40:1، بازده بازیافت لیتیوم تا حدود 94% بهبود یافت. استفاده از HCl با غلظت 2 مولار، بازده بهتری نسبت به پیششستشو با استفاده ازHCl با غلظت 1 مولار بههمراه داشت؛ بهطوریکه پس از 9 ساعت آسیاب مکانوشیمیایی، بیش از 89% لیتیوم بازیابی شد. درمقابل، استفاده از اسیداستیک بهدلیل قدرت اسیدی و اکسیدکنندگی پایین، کمترین بازده را (حدود 72% پس از 9 ساعت) نشان داد. نتایج این تحقیق نشان داد که ترکیب راهبردی پیششستشوی کوتاهمدت و همافزایی آن با فرایندهای مکانوشیمیایی، میتواند بهعنوان یک رویکرد مؤثر و توسعهپذیر برای بازیافت پایدار لیتیوم از منابع ثانویه مورداستفاده قرار گیرد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله English
Investigation of the Synergetic effect of Acidic Pre-Treatment and Mechanochemical Method on Lithium Recovery Efficiency from NCM811 Cathodes
نویسندگان English
Arvin Attari Navab
1
2
Reza Riahifar
2
3
Babak Raissi Dehkordi
2
4
Alireza Aghaei
5
Maziar Sahba Yaghmaee
2
6
1
Ph.D. Candidate, Department of Nanotechnology and Advanced Materials, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran.
2
R&D Center, Parthian Battery Novin Co. Ltd, Tehran, Iran.
3
Associate Professor, Department of Nanotechnology and Advanced Materials, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran.
4
Professor, Department of Nanotechnology and Advanced Materials, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran.
5
Associate Professor, Department of Ceramic, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran.
6
Assistant Professor, Department of Nanotechnology and Advanced Materials, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran.
چکیده English
The rising global demand for lithium, particularly for lithium-ion batteries, necessitates efficient recovery methods from secondary sources. This study investigated the effect of short-term acid leaching pretreatment on mechanochemical lithium extraction from spent NCM811 cathodes. Three acid systems—HCl, H2SO4 with 4% vol. H2O2, and CH3COOH with 4% vol. H2O2—were tested, along with co-grinding milling powders (NaCl and SiO2). Pretreatment with H2SO4 and 4% vol. H2O2 initially reduced extraction efficiency due to the formation of a stable oxide layer; however, with extended milling and a higher ball-to-powder ratio (40:1), lithium recovery reached approximately 94%. HCl exhibited concentration-dependent effects, with 2 M HCl yielding over 89% recovery after 9 hours, while 1 M HCl resulted in lower performance. Acetic acid produced the lowest recovery (~72%) due to its weak acidity and limited oxidation strength. These findings demonstrate that combining short-term acid pretreatment with mechanochemical processing substantially enhances lithium recovery efficiency, offering a promising and scalable strategy for sustainable recycling of lithium from spent batteries.
کلیدواژهها English
Lithium Recovery
Mechanochemistry
Acid Pre-Leaching
NCM811 Cathodes
Mechanical Milling