Projekteja vuodessa
Abstrakti
Driven by sustainability goals and raw material scarcity issues, recycling of spent lithium-ion batteries is becoming imperative. Pyrolysis is commonly employed for the removal of polymers to improve the liberation of active materials, yet its impact during the thermal degradation remains unexplored. Thus, the present study investigates the effect of pyrolysis time and temperature on the liberation and composition of “black mass (BM).” Thermal decomposition of various size fractions of an industrial BM was studied using thermogravimetric analysis and bench-scale pyrolysis, while characterization before and after pyrolysis was performed using X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Furthermore, analysis of gaseous byproducts during pyrolysis using Fourier transform infrared offered insights on the decomposition byproducts and their environmental impact. It is hereby demonstrated that, while pyrolysis results in the partial degradation of polymeric binders, this is not the result of pure thermal degradation. Indeed, graphite, polymers, and Al reduce cathode active materials into metallic species via in situ carbothermic or aluminothermic reduction, producing Al2O3, COx, and alkanes. The experimental results are rationalized into a reaction mechanism for pyrolysis of black mass, revealing that pretreatment via pyrolysis can compromise the preservation of battery active material and needs to be carefully considered during direct recycling routes.
| Alkuperäiskieli | Englanti |
|---|---|
| Artikkeli | e70789 |
| Sivumäärä | 14 |
| Julkaisu | ChemSusChem |
| Vuosikerta | 19 |
| Numero | 11 |
| DOI - pysyväislinkit | |
| Tila | Julkaistu - 15 kesäk. 2026 |
| OKM-julkaisutyyppi | A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä |
Rahoitus
This work is part of the Finland's battery materials ecosystem (BATCircle3.0, grant number 1754/31/2024) supported by Business Finland. The authors also acknowledge the use of the Raw Matters Finland (RAMI) Infrastructure supported by the Research Council of Finland.
YK:n kestävän kehityksen tavoitteet
Tämä tuotos edistää seuraavia kestävän kehityksen tavoitteita:
-
SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia
-
SDG 12 – Vastuullinen kulutus ja tuotanto
-
SDG 13 – Ilmastotoimet
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'A Critical Appraisal of Pyrolysis Pretreatment in Lithium-Ion Battery Recycling: From High-Temperature Material Transformations to Environmental Impact'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Projektit
- 1 Aktiivinen
-
BATCircle3.0: Finland-based circular ecosystem of battery metals
Lundström, M. (Vastuullinen johtaja), Pentti, M. (Projektin jäsen), Wang, J. (Projektin jäsen), Nafees, T. (Projektin jäsen), Nurmi, S. (Projektin jäsen), Valio, J. (Projektin jäsen), Karppinen, A. (Projektin jäsen), Palomäki, H. (Projektin jäsen), Wilson, B. (Projektin jäsen), Seisko, S. (Projektin jäsen), Vänskä, J. (Projektin jäsen), Klemettinen, L. (Projektin jäsen), Zou, Y. (Projektin jäsen), Porkola, T.-M. (Projektin jäsen), Saeed, M. (Projektin jäsen), Farrahi, N. (Projektin jäsen), Ghaheri Badr, L. (Projektin jäsen), Partinen, J. (Projektin jäsen), Miikkulainen, V. (Projektin jäsen), Hussnain, M. (Projektin jäsen), Klemettinen, A. (Projektin jäsen), Hussain, K. (Projektin jäsen), Kallio, T. (Co-PI), Weiß, N. (Projektin jäsen), Ghayoor, M. (Projektin jäsen), Serna Guerrero, R. (Co-PI), Louhi-Kultanen, M. (Co-PI), Hagberg, J. (Projektin jäsen) & Mohamoud, N. (Projektin jäsen)
01/09/2024 → 31/08/2027
Projekti: BF Co-Innovation
Laitteet
-
Raaka-aineiden tutkimusinfrastruktuuri
Karppinen, M. (Manager)
Kemian tekniikan korkeakouluLaitteistot/tilat: Facility
Siteeraa tätä
- APA
- Author
- BIBTEX
- Harvard
- Standard
- RIS
- Vancouver