دانشجو: آقای آیدین صوانی
استاد راهنما: دکتر محمد دلنواز
استاد راهنما: دکتر علیرضا بازرگان
زمان: سه‌شنبه ۲۸ شهریور ماه ۱۴۰۲ ساعت: ۱۶:۰۰
مکان: تهران سالن معاونت پژوهش و فناوری
چکیده
با افزایش بی‌سابقه تقاضای جهانی برای تولید باتری‌های لیتیم-یون، با توجه به عمر محدود آن‌ها روز به روز بر تعداد این نوع از ضایعات در جریان پسماند شهری افزوده می‌شود. با توجه به ویژه بودن این پسماند الکترونیک، پردازش آن با روش‌های مرسوم، حیات موجودات زنده و سلامت محیط‌زیست را با خطرات جدی مواجه نموده است. از سوی دیگر، ارزش بالای نهفته در اجزای تشکیل‌دهنده باتری‌ها، و محدودیت منابع تولید آن‌ها، توجهات بسیاری را از سوی دانشمندان معطوف توسعه روش‌های نوین بازیافت باتری‌ها ساخته است. روش بازیافت مستقیم، رویکردی بدیع و نوپا در حوزه بازیافت باتری است که برخلاف روش‌های دیگر همچون هیدرومتالورژی و پیرومتالورژی که بر استخراج عناصر ارزشمند تاکید دارند، می‌کوشد تا بازگردانی مستقیم مواد فعال کاتدی به باتری‌های تازه‌ساخت را محقق سازد. تمرکز این روش، هم‌راستا با بزرگ‌ترین چالش صنعت بازیافت باتری یعنی جداسازی مواد ارزشمند کاتد از ورقه‌آلومینیمی متصل به آن است. در پژوهش پیش‌رو، علاوه بر تدوین یک ساز و کار جامع آزمایشگاهی در خصوص بازیافت به کمک این روش، کوشش بر آن بوده است تا نیم‌نگاهی به پیاده سازی فرآیندی آن در صنعت وجود داشته باشد. به این معنا که گزینش فرآیندهای بازیافت، سازگار با مقیاس صنعتی چه به لحاظ هزینه و چه به لحاظ محدودیت‌های زیست‌محیطی بوده‌اند. بدین منظور، حلال سبز، در دسترس و مقرون به صرفه اتیلن‌گلیکول برای فایق آمدن بر چالش مذکور انتخاب و به گونه‌ای بهینه‌سازی شد تا با صرف کمترین هزینه و انرژی در صنعت بتوان به هدف جدایش پودر از فویل رسید. بهینه‌سازی فرآیند با افزودن پارامتر جدید pH به پارامترهای زمان ماند و دما همراه بود. در فروشویی با حلال‌های تخصصی انحلال PVDF زمان متداول حدود یک ساعت و دمای متداول بالاتر از ۱۸۰ درجه سلسیوس است؛ از این‌رو با ثابت نگاه داشتن دما بر روی ۱۹۰ درجه سلسیوس و زمان ۱۵ دقیقه، تاثیر افزایش متغیر pH بر درصد جدایش پودر از فویل سنجیده شد، به گونه‌ای که با افزایش pH از حالت خنثی (حدود ۶) تا pH برابر با ۱۱ تقریبا هیچ افزایشی در درصد جدایش رخ نداد، اما با افزایش تدریجی pH از ۱۱ به ۱۲٫۴، برای باتری‌های اپل بازدهی از ۷۱٫۸ درصد به ۹۴٫۲، و برای باتری سامسونگ از ۱۸ درصد به ۶۵٫۶ درصد رسید. در بررسی ریخت‌شناسی ذرات بازگردانی‌شده، که مولفه‌ای محوری در روش بازیافت بازیافت مستقیم است، ذرات فعال کاتدی مستخرج از محلول با pH خنثی با سطح صیقلی و عملا بدون تغییر در بافت خود مشاهده شدند، و که نشان از عدم تخریب ساختار پودر بود. بر طبق تصاویر SEM، این ماده ارزشمند در حالتی که pH محلول به بیشینه حد معقول یعنی ۱۲٫۴ رسانده شده بود، متحمل تغییرات جزئی در ساختار خود گشت. با مشخص‌شدن تاثیر pH به عنوان یک پارامتر موثر در فرآیند جدایش فویل از پودر، می‌توان انرژی و به تبع آن هزینه بیشتری در صنعت صرفه‌جویی نمود، و یا برای رسیدن به درصد‌های بالاتر به عنوان یک پارامتر کمکی از آن بهره جست.
|