Informe final del proyecto: Recuperación de metales a partir de baterías agotadas de ion de litio por métodos hidrotérmicos

Abstract

El uso de vehículos eléctricos es una alternativa viable para la reducción de emisiones de CO2 y otros gases contaminantes, asociados a la combustión de combustibles fósiles en el transporte. Esto ha impulsado una creciente comercialización de vehículos eléctricos, con el consecuente aumento de la producción, uso y descarte de baterías. Estas contienen diversos materiales valiosos que a su vez pueden tener un efecto negativo para el medio ambiente. Una vez finalizada la vida útil de la batería eventualmente deberá resolverse su disposición final. En este trabajo se evaluó la recuperación de litio presente en el cátodo de una batería de ión-lítio comercial del tipo fosfato de hierro litio (LiFePO4). El método de recuperación se basó en la lixiviación hidrotérmica del material catódico usando ácido cítrico como agente lixiviante. Se utilizó un reactor de 500 mL con agitación de 150 rpm, una proporción sólido/líquido de 20 g L-1 y atmósfera inerte. Se estudiaron diferentes condiciones de temperatura, concentración de ácido y tiempos de reacción, buscando la combinación que resulte en un mayor rendimiento en la recuperación de litio. El material de partida y el sólido obtenido luego de la reacción fueron caracterizados mediante análisis estructural, morfológico, químico y térmico (DRX, SEM/EDS, análisis elemental y TGA). Para hallar el porcentaje de recuperación de litio se determinó su concentración en el material catódico original y en el lixiviado, mediante espectroscopía de emisión atómica por plasma de microondas (MP-AES). Los resultados revelan que la lixiviación se ve favorecida por el aumento de la concentración de ácido cítrico, pero no así por el aumento de temperaturas más allá de 150 ºC o tiempos mayores a 55 min. El máximo rendimiento de recuperación de litio se alcanza con una temperatura de 100 ºC, concentración de ácido de 0,5 mol L-1 y 55 min de reacción.