Tutkija Severi Ojanen, Aalto yliopisto

Severi Ojanen

Metallifoorumi II, 20.9.2016

Porin yliopistokeskus

Mekaaninen kierrätys

Akkujen ja paristojen varauksen

kontrolloitu purkaminen

Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

Metallifoorumi I

• Akut ja paristot sisältävät monia arvokkaita

alkuaineita

– Vapautetaan murskaamalla

• Ongelma: Akut ja paristot sisältävät energiaa,

joka voi aiheuttaa murskauksen yhteydessä

ongelmia

– Palo- tai räjähdysvaara


www.youtube.com

Koesuunnitelma

• Tutkitaan akkujen ja paristojen varauksen

hallittua ja turvallista purkamista

– Puretaan varaus upottamalla akut

suolaliuokseen

– Tavoitteena prosessi, jossa varauksen

purkaminen voidaan tehdä teollisessa

mittakaavassa ilman käsityötä


Kokeiden tavoite

• Akkujen ja paristojen varauksen purku parantaa yleisesti

prosessin tehokkuutta

– Parantaa yleistä turvallisuutta

– Poistaa muiden kalliimpien esikäsittelyiden tarpeen

– Helpottaa myös jatkoprosessointia

• Purkamisesta vapautuvan energian hyötykäyttö

– Reaktiosta syntyvien aineiden talteenotto

– Lämmön talteenotto


Kokeissa käytetty materiaali


Kokeissa käytetty materiaali


Koejärjestely


Akku

Potentiostaatti

Suolaliuos

Platinajohtimet

Koejärjestely

• Käytetyt suolat

– NaCl

• Käytetty kirjallisuudessa, edullinen

– Metalliset suolat

• FeSO4, ZnSO4 ja MnSO4

• Metalleja, joita paristot ja akut jo ennestään

sisältävät


Purkukäyrä NaCl-liuoksessa


m% m m m% m%

Purkukäyrä FeSO4-liuoksessa


4 4 4 m m m m% m% m%

Kokeellinen osuus

• Kokeet suoritettiin myös ZnSO4- ja MnSO4-liuoksilla

• 1,5 V alkalipariston ja NiMH-akun jännite on liian

alhainen tuottaakseen purkureaktiota


Sinkkisaostuma

Mangaanisaostuma

Purkukäyrä kylläisessä NaCl-liuoksessa


Haasteet

• Liian pitkä purkuaika

• Napojen korroosio


Analysoidut johtimet


Napojen XRF-analyysit


Ni Cu Fe Au Sn Muut

Litium-ioniakku 1 8,4% 66,8% - - 10,4% 14,2%

Litium-ioniakku 2 43,8% 30,0% - 23,6% - 2,3%

Nikkelimetalli-

hydridiakku 64,5% - 35,1% - - 0,3%

Alkaliparisto 65,5% - 33,7% - - 0,8%

Energian kohdennus

• Lisätään metalleja liuokseen

vastaanottamaan akkujen ja paristojen

energiaa

– Rauta, sinkki, alumiini

– Tavoitteena saada aikaan varauksen

vastaanottava reaktio, jonka tuotteet ovat

käyttökelpoisia


Metallin läsnäolo


Sinkkijauhe

Rautahiutaleet

Käytetty sinkkijauhe

20 m% NaCl-liuos + metalli


Jatkotutkimus


Liiketoimintamahdollisuudet

• Yhdistäminen akkujen primäärituotantoon

– Litium-suolan käyttö purkuprosessissa

• Elektrolyysistä saatava sivutuote

– Esim. sinkkioksidi tai saostetut metallit

• Osittainen purkupalvelu litium-ioniakuille

– Latausta ja purkua ohjaavien virtapiirien

poisto


Kiitos!

[email protected]

Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Materiaalitekniikan laitos

Presentations & Public Speaking

Tutkija Severi Ojanen, Aalto yliopisto