Caracterização microestrutural e eletroquímica de Co(OH)2, Co3O4 e cobalto metálico reciclados do cátodo de baterias de íon-Li exauridas

• Autor(a) principal: Barbieri, Eldis Maria Sartori
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
• Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/1840
• topic: Metals - recycling; Cobalt; Electric batteries; Electrochemistry; Cobalto; Baterias elétricas; Eletroquímica; Metais - Reaproveitamento; Eletroquímica; 54

Nesse trabalho, o cátodo de baterias de íons de lítioexauridas foi reciclado comoCo(OH)2, Co3O4e cobalto metálico. O Co(OH)2foi obtido por precipitação química e eletroquímica, já oCo3O4foi obtido por tratamento térmico do Co(OH)2, a 450oC durante 3 h em atmosfera de ar. A caracterização eletroquímica dos eletrodos compósitos de Co3O4foi por voltametria cíclicaem KOH 6,0 mol L-1. Verificou-se a presença de um pico anódicoem 0,49 V(vsHg/HgO), onde o Co3O4sofreu oxidação para CoOOHe,simultaneamente, foi oxidado àCoO2. No processo catódico, observou-se um pico em 0,43V e 0,44V e outro a0,36V e 0,37V, ondeo CoO2sofreu redução para CoOOH, e este sereduziu a Co3O4. Os eletrodos compósitos de Co3O4mostraram boareversibilidade, boa eficiência de carga e uma capacitânciaespecífica de 13,0 Fg-1(1 mVs-1). Foramobtidos filmes de Co(OH)2e Co3O4a partir da solução lixiviada doscátodos dessas baterias; os filmes de Co(OH)2foram eletrodepositados sobre vidro condutor com aplicação de -0,85 V(vsAg/AgCl)e 20 C cm-2. O Co3O4foi obtido por tratamento térmico do Co(OH)2. A voltametria cíclica do filme de Co(OH)2em KOH 1,0 mol L-1exibiu três picos anódicos no primeiro ciclo, devidoà oxidação do Co(OH)2para Co3O4, conversão do Co3O4para CoOOH, seguido da formação do CoO2e oxidação da água. A ausência de picos catódicos mostrouque a oxidação doCo(OH)2para CoO2é irreversível. Para o eletrodo de Co3O4, verificou-se a existência de um par redox associado à oxidação reversível do Co3O4para CoO2. O Co3O4obtido teve uma eficiência de carga de 77%, capacitânciaespecífica de 31,2 F g-1(1 mVs-1)e 10,5 Fg-1(10 mVs -1) e apresentou boa repetibilidade nos ciclos de carga/descarga, comcorrente de111,1mA g-1e capacitânciaespecíficade4,4 F g-1.Ocobaltometálicoeletrodepositadoem-1,10V(vsAg/AgCl)e 100 C cm-2apresentou superfície homogênea e o seuestudo voltamétrico, em KOH 6,0 mol L-1,mostrou a ocorrência dospares redox (CoII/CoIII) e (CoIII/CoIV) em 0,10 V e 0,49 V(vsHg/HgO),respectivamente. Esse estudo forneceuimportantes parâmetros para o desenvolvimento de novas tecnologiasde reciclagem parabaterias de íons de lítioexauridas e a obtenção demateriais com caracterísiticas promissoras para uso em dispositivos eletroquímicos.