Estudio comparativo de la lixiviación del LiCoO2 proveniente de LIBs empleando HCl con diferentes agentes reductores

DIEGO DRAJLIN GORDON; M. ALEJANDRA BARUFALDI; ELIANA G. PINNA; DANIELA S. SUAREZ; MARIO H. RODRIGUEZ

San Rafael

Encuentro; X Encuentro de Investigadores y Docentes de Ingeniería; 2019

UNCuyo; UTN-SR-Mza; UMaza; UMendoza; UAconcagua

El litio es un metal estratégico dada su multiplicidad de aplicaciones: baterías, vidrios y cerámicos, grasas lubricantes, producción de polímeros y medicamentos, entre otros. En particular, las baterías de ion-litio (LIBs), principales fuentes de almacenamiento de energía en dispositivos portátiles,son las responsables primordiales del aumento sostenido en la demanda de este metal. Si bien por el momento las fuentes naturales (salares y minerales) son suficientes para satisfacer las necesidades, el advenimiento de vehículos eléctricos e híbridos y otros productos tecnológicos a base de LIBs, hacenecesario pensar en la explotación de recursos secundarios de litio, como lo son las mismas LIBs, a fin de asegurar el suministro del metal.La disolución del óxido mixto de litio y cobalto (LiCoO2), proveniente de LIBs agotadas, con ácidos orgánicos e inorgánicos ha sido ampliamente estudiada. Entre dichos ácidos, el que mostró mejores resultados fue el HCl, usado en concentraciones mayores a 4 M, produciendo disoluciones del óxido del92%; sin embargo, una desventaja del HCl es su elevado costo frente a otros ácidos. Al mismo tiempo, el uso de ácidos inorgánicos fuertes, especialmente en altas concentraciones, puede implicar elevados consumos de agua, corrosión del equipamiento y liberación de contaminantes secundarios. Una estrategia aplicada para disminuir las concentraciones de ácido es la incorporación de un agentereductor. Su objetivo es reducir el Co3+ presente en el óxido a Co2+, lo que desestabilizaría la red cristalina del óxido, facilitando su ruptura.Teniendo en cuenta lo antes mencionado y que la lixiviación del LiCoO2 con HCl como agente lixiviante y H2O2 o ácido ascórbico como agentes reductores no han sido investigadas, en este trabajo se propone un estudio comparativo del efecto de las variables operativas, temperatura, tiempo de reacción, relación sólido/líquido, concentración de agente lixiviante y reductor, sobre la disolución del LiCoO2, con la finalidad de determinar los parámetros óptimos que permitan la máxima disolución en mínimo tiempo a bajas temperatura y concentración de agentes químicos. Ello permitirá tener un proceso alternativo alos existentes con ventajas económicas y ambientales.Los resultados preliminares obtenidos permiten concluir que el tiempo de reacción, la temperatura y las concentraciones de agentes lixiviante y reductor tienen marcado efecto sobre la reacción de disolución de la muestra. Disoluciones del LiCoO2 mayores al 90%, se obtuvieron en las siguientes condiciones: sistema HCl-H2O2, 75°C; 60 min; 5 g/L; HCl, 0,12 M y H2O2 5 %v/v y, sistema HCl-ácido ascórbico: 75°C; 45 min; 30 g/L; HCl, 0,6 M; ácido ascórbico, 0,3 M. Estos resultados permiten proponer la factibilidad de desarrollar un método alternativo, reduciendo la concentración de HCl, con vistas a una futura aplicación industrial.