Recuperación de Li y Co de baterías de LiCoO2 por medio de lixiviación con ácido oxálico

Abstract

Este trabajo estudia un método de reciclaje de baterías de LiCoO2 mediante un proceso de lixiviación con ácido oxálico. Este ácido forma oxalato de litio, el cual es soluble, y oxalato de cobalto, el cual se precipita, simplificando la separación posterior. Este método incluye un pretratamiento para extraer el material catódico de LiCoO2, la optimización de la lixiviación a través de un diseño de experimentos tipo Box-Behnken, la recuperación de ácido oxálico, y la conversión de los productos de litio y cobalto en formas útiles para la fabricación de nuevas baterías. El pretratamiento consistió en un desmantelamiento, tratamiento térmico, trituración y clasificación del material por tamaño de partícula, lo que permitió recuperar el LiCoO2 de manera segura y con menos impurezas. Durante la lixiviación, se logró recuperar el 96% del litio y 99% de cobalto en dos etapas bajo condiciones de 80°C, 2 horas y una concentración de ácido oxálico 2.1M. Se logró recuperar el 51% del ácido oxálico del oxalato de cobalto mediante una lixiviación con HCl 5M, seguido de una cristalización por enfriamiento a 4 °C. Se logró precipitar el 71% de litio como Li2CO3 y el 99.3% de cobalto como Co(OH)2. El estudio demuestra que este método es una opción eficiente para reincorporar litio y cobalto en nuevas baterías. Este estudio resulta relevante al demostrar que el uso de ácido oxálico tiene el potencial de simplificar los procesos hidrometalúrgicos convencionales, facilitando las etapas posteriores de separación.

This work studies a recycling method for LiCoO2 batteries through a leaching process with oxalic acid. This acid produces lithium oxalate, which is soluble, and cobalt oxalate, which precipitates, simplifying subsequent separation. This method includes a pretreatment to extract the cathode material from LiCoO2, optimization of leaching through a Box-Behnken design of experiments, recovery of oxalic acid, and conversion of the lithium and cobalt into products which can be used for the manufacture of new batteries. The pretreatment consisted of dismantling, heat treatment, crushing and classification of the material by particle size, which allowed the LiCoO2 to be recovered safely and with fewer impurities. During leaching, 96% of the lithium and 99% of cobalt were recovered in two stages under conditions of 80°C, 2 hours and a concentration of 2.1M oxalic acid. It was possible to recover 51% of the oxalic acid from cobalt oxalate by leaching with 5M HCl, followed by crystallization by cooling to 4 °C. It was possible to precipitate 71% of lithium as Li2CO3 and 99.3% of cobalt as Co(OH)2. The study demonstrates that this method is an efficient alternative to reincorporate lithium and cobalt into new batteries. This study is significant as it demonstrates that the use of oxalic acid has the potential to simplify conventional hydrometallurgical processes by facilitating subsequent separation stages.