بررسي تجربي بازيافت كبالت اكسيد از باطري هاي مستعمل

Experimental study of cobalt oxide recovery from spent batteries

در اين تحقيق ابتدا تركيب كبالت اكسيد در شرايط بهينه از باطري مستعمل يون ليتيوم با استفاده از روش هيدرومتالوژيكال بازيافت شد. بر اساس نتايج پراش اشعه ايكس (XRD) مقدار 81/89 درصد وزني كبالت اكسيد و 0/11 درصد نيكل اكسيد در نمونه اوليه باطري مستعمل يون ليتيوم وجود دارد. شرايط بهينه در بازيافت كبالت اكسيد از 0/5 گرم نمونه مستعمل باطري اوليه عبارت از مصرف 18/62 ميلي ليتر هيدروكلريدريك اسيد (0/607 مول) به همراه 2 ميلي ليتز هيدروژن پراكسيد (0/065 مول) در دماي 50 درجه سانتي گراد در مدت 2 ساعت فرآيند ليچينگ است. طيف پراش اشعه ايكس باز يافت كبالت اكسيد را تاييد ميكند. در مرحله بعد، از طريق تبديل كبالت اكسيد به تركيب نامحلول و واسطه كبالت كربنات، نانوذرات كبالت با روش سنتز فاز مايع از دو مسير مختلف و با استفاده از دو كاهنده متفاوت هيدرازين و سديم بورو هيدرات سنتز گرديد. نتايج حاصل از پراش اشعه ايكس تشكيل نانو ذرات كبالت را تاييد نمود. بررسي مورفولوژي و اندازه ذرات بر اساس تصاوير به دست آمده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) حاكي از آن است كه نانو ذرات نسبتا كروي شكل كبالت با استفاده از هيدرازين با قطر حد اكثر 30 نانو متر و با استفاده از سديم بور هيدريد با قطركم تر از 50 نانومتر بهطور رضايت بخش سنتز شده است.

In this work, cobalt oxide was primarily recycled from spent lithium- ion battery at optimum condition by using hydro-metallurgical method. Based on the preliminary results from X-ray diffraction (XRD) analysis, there are cobalt oxide 81.89% and nickel oxide 0.11%, as typical nickel compounds in spent lithium- ion batteries. The optimum recycling condition of cobalt oxide from spent battery sample (0.5 g) by leaching is as follow: the use of 18.62 mL (0.607 mole) hydrochloric acid and 2 mL (0.065 mole) hydrogen peroxide at 50°C for 2 hours. The X-ray diffraction (XRD) spectrum confirms the recycling of cobalt oxide. In the second step, cobalt oxide was converted into insoluble cobalt carbonate intermediate. Consequently, cobalt nanoparticles were synthesized via liquid phase reaction by using two separate reducing agents; hydrazine or sodium boro-hydrate, while proceeding different routes. The molecular and crystal structures of the prepared cobalt nanoparticles were approved by X-ray diffraction. The morphology of surface and size characterization of nanoparticles by scanning electron microscopy (SEM) indicated that spherical shape cobalt nanoparticles with maximum 30 nm and 50 nm diameter were successfully synthesized by using hydrazine and sodium boro-hydrate reducing agents respectively.