Evaluación de la posibilidad de producir un material catódico a partir del reciclaje de baterías ion litio gastadas

Quitián Rojas, Angie Juliana; Rodríguez Angarita, Nicolás

Evaluación de la posibilidad de producir un material catódico a partir del reciclaje de baterías ion litio gastadas

dc.contributor.advisor	Vargas Ceballos, Óscar Andrés
dc.contributor.advisor	Delvasto Angarita, Pedro Luis
dc.contributor.author	Quitián Rojas, Angie Juliana
dc.contributor.author	Rodríguez Angarita, Nicolás
dc.contributor.evaluator	Blanco Vásquez, Sergio Ismael
dc.contributor.evaluator	Ardila Santamaría, Nadia Mayerly
dc.date.accessioned	2023-03-14T18:44:20Z
dc.date.available	2023-03-14T18:44:20Z
dc.date.created	2023-03-09
dc.date.embargoEnd	2028-04-01
dc.date.issued	2023-03-09
dc.description.abstract	El presente trabajo tuvo como objetivo producir un óxido metálico con características apropiadas para funcionar como material catódico de baterías tipo ion-litio, partiendo del reciclaje de baterías gastadas de celular. Los metales de interés fueron recuperados a partir de un proceso hidrometalúrgico de lixiviación que presentó eficiencias de 65% Co y 87% Mn, usando 1.25M de ácido cítrico, peróxido de hidrógeno (H2O2), una relación S:L de 20 g L−1, agitación ultrasónica y un intervalo de tiempo de 1h. La temperatura y concentración de peróxido de hidrógeno se establecieron al realizar un diseño experimental del tipo 22 para determinar la mejor combinación de estas variables que maximice la lixiviación de cobalto, siendo a 70°C y 1% en volumen de H2O2 la condición con la cual se obtuvo 0.017 M de cobalto en solución. Por el método sol-gel de Pechini se resintetizó un óxido con estructura perteneciente al sistema cúbico (grupo espacial Fd3m) identificada por difracción de rayos X. El gel precursor se obtuvo al mezclar magnéticamente el producto de la lixiviación con ácido cítrico y etilenglicol, a 90°C por 24h, seguido de un secado y calcinación a 500°C y 900°C por 10h, respectivamente. Finalmente, se evaluó electroquímicamente en electrolito acuoso 1M Li2SO4 mediante pruebas de voltamperometría cíclica en un rango de potencial de 0.2-1.2 V (vs Ag/AgCl) exhibiendo un pico de oxidación a 0.85 V y de reducción a 0.65 V (vs Ag/AgCl).
dc.description.abstractenglish	The objective of this study was to synthesize a metallic oxide with optimal properties to act as a cathode material for lithium-ion batteries, using recycled cellular batteries as the starting material. The desired metals were recovered through a hydrometallurgical leaching process that displayed a high degree of efficiency, with 65% Co and 87% Mn being recovered using a combination of 1.25M of citric acid, hydrogen peroxide (H2O2), a solids-to-liquid ratio of 20 g L−1, ultrasound agitation, and a 1-hour reaction time. The optimal temperature and hydrogen peroxide concentration was determined through a 22-design experiment, with the best conditions being found at 70°C and 1% H2O2 volume, yielding 0.017 M of cobalt in solution. The synthesized oxide was produced through a Pechini sol-gel method, resulting in an oxide with a cubic crystal structure as confirmed through X-ray diffraction analysis. The precursor gel was formed by magnetically mixing the leaching product with citric acid and ethylene glycol, which was then dried and calcined at 500°C and 900°C for 10 hours respectively. The electrochemical properties of the oxide were evaluated in a 1 M Li2SO4 aqueous electrolyte using cyclic voltammetry, with a range of potential from 0.2 to 1.2 V (vs Ag/AgCl). The oxide exhibited an oxidation peak at 0.85 V and a reduction peak at 0.65 V (vs Ag/AgCl).
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Metalúrgico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12541
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.program	Ingeniería Metalúrgica
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Reciclaje
dc.subject	Baterías gastadas ion-litio
dc.subject	Hidrometalurgia
dc.subject	Método Pechini
dc.subject	Comportamiento electroquímico
dc.subject.keyword	Recycling
dc.subject.keyword	Lithium-Ion Spent Batteries
dc.subject.keyword	Hydrometallurgy
dc.subject.keyword	Pechini Method
dc.subject.keyword	Electrochemical Behavior
dc.title	Evaluación de la posibilidad de producir un material catódico a partir del reciclaje de baterías ion litio gastadas
dc.title.english	Evaluation of the Possibility of Producing a Cathode Material from the Recycling of Spent Lithium-Ion Batteries
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
dspace.entity.type