Published September 2, 2022
| Version v1
Publication
Sustainable approach for reclamation of graphite from spent lithium-ion batteries
- 1. Institute of Minerals and Materials Technology
- 2. Academy of Scientific and Innovative Research
Description
Abstract A scalable and facile regeneration route is utilized to recover the graphite from a spent lithium-ion battery (LIB). Eco-friendly organic acid is employed as a leaching-curing reagent for the present work. All the unwanted content of elements e.g. Ni, Co, Li, Cu and Al has been completely terminated from the graphite after the purification step without any additional calcination process. The optical, structural and electrochemical properties of as-reclaimed graphite have been studied by several analytical methods. Regenerated graphite is restored to its layered crystal structure along with expansion in the interlayer distance, and the same is confirmed from scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis respectively. Notably, high purity graphite is achieved and tested in its electrochemical storage property in supercapacitor (SC) applications. As an outcome, recreated graphite exhibits a maximum areal capacitance of 285 mF cm −2 at 5 mV s −1 . The fabricated symmetric SC demonstrates the superior energy storage performance in terms of durability and higher capacitance (131 mF cm −2 ) with better capacity retention over several cycles. It is worth mentioning that this curing process is a facile route, consumes lower energy and eco-friendly methodology and thereby may have futuristic extent for the bench scale reclamation of graphite from spent LIBs.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص يتم استخدام مسار تجديد سهل وقابل للتطوير لاستعادة الجرافيت من بطارية ليثيوم أيون مستهلكة (LIB). يستخدم الحمض العضوي الصديق للبيئة ككاشف لمعالجة الرشح للعمل الحالي. تم إنهاء جميع المحتويات غير المرغوب فيها للعناصر مثل Ni و Co و Li و Cu و Al تمامًا من الجرافيت بعد خطوة التنقية دون أي عملية تكليس إضافية. تمت دراسة الخصائص البصرية والهيكلية والكهروكيميائية للجرافيت كما هو مطلوب من خلال عدة طرق تحليلية. تتم استعادة الجرافيت المتجدد إلى هيكله البلوري الطبقي جنبًا إلى جنب مع التمدد في المسافة البينية، ويتأكد الشيء نفسه من الفحص المجهري الإلكتروني وتحليل حيود الأشعة السينية على التوالي. والجدير بالذكر أن الجرافيت عالي النقاء يتم تحقيقه واختباره في خاصية التخزين الكهروكيميائي في تطبيقات المكثفات الفائقة. ونتيجة لذلك، يُظهر الجرافيت المعاد إنشاؤه سعة مساحية قصوى تبلغ 285 مللي فولت سم -2 عند 5 مللي فولت ثانية -1 . يوضح SC المتماثل المصنوع الأداء الفائق لتخزين الطاقة من حيث المتانة والسعة الأعلى (131 مللي فلتر سم -2 ) مع الاحتفاظ بسعة أفضل على مدى عدة دورات. تجدر الإشارة إلى أن عملية المعالجة هذه هي طريق سهل، وتستهلك طاقة أقل ومنهجية صديقة للبيئة، وبالتالي قد يكون لها مدى مستقبلي لاستصلاح الجرافيت على مستوى المقياس من LIBs المستهلكة.Translated Description (French)
Résumé Une voie de régénération évolutive et facile est utilisée pour récupérer le graphite d'une batterie lithium-ion usagée (LIB). L'acide organique écologique est utilisé comme réactif de lixiviation-durcissement pour le présent travail. Toute la teneur indésirable en éléments, par exemple Ni, Co, Li, Cu et Al, a été complètement éliminée du graphite après l'étape de purification sans aucun processus de calcination supplémentaire. Les propriétés optiques, structurales et électrochimiques du graphite brut de récupération ont été étudiées par plusieurs méthodes analytiques. Le graphite régénéré est restauré à sa structure cristalline stratifiée avec une expansion dans la distance intercouche, et la même chose est confirmée par la microscopie électronique à balayage et l'analyse par diffraction des rayons X respectivement. Notamment, le graphite de haute pureté est obtenu et testé dans sa propriété de stockage électrochimique dans des applications de supercondensateur (SC). En conséquence, le graphite recréé présente une capacité surfacique maximale de 285 mF cm −2 à 5 mV s −1 . Le SC symétrique fabriqué démontre les performances supérieures de stockage d'énergie en termes de durabilité et de capacité plus élevée (131 mF cm −2 ) avec une meilleure rétention de capacité sur plusieurs cycles. Il convient de mentionner que ce processus de durcissement est une voie facile, consomme moins d'énergie et une méthodologie respectueuse de l'environnement et peut donc avoir une portée futuriste pour la récupération à l'échelle du banc du graphite à partir des LIB usés.Translated Description (Spanish)
Resumen Se utiliza una ruta de regeneración escalable y fácil para recuperar el grafito de una batería de iones de litio (LIB) gastada. El ácido orgánico ecológico se emplea como reactivo de curado por lixiviación para el presente trabajo. Todo el contenido no deseado de elementos, por ejemplo, Ni, Co, Li, Cu y Al, se ha eliminado completamente del grafito después de la etapa de purificación sin ningún proceso de calcinación adicional. Las propiedades ópticas, estructurales y electroquímicas del grafito recuperado se han estudiado mediante varios métodos analíticos. El grafito regenerado se restaura a su estructura cristalina en capas junto con la expansión en la distancia entre capas, y lo mismo se confirma mediante microscopía electrónica de barrido y análisis de difracción de rayos X, respectivamente. En particular, el grafito de alta pureza se logra y prueba en su propiedad de almacenamiento electroquímico en aplicaciones de supercondensadores (SC). Como resultado, el grafito recreado exhibe una capacitancia de área máxima de 285 mF cm −2 a 5 mV s −1 . El SC simétrico fabricado demuestra el rendimiento superior de almacenamiento de energía en términos de durabilidad y mayor capacitancia (131 mF cm −2 ) con una mejor retención de capacidad durante varios ciclos. Vale la pena mencionar que este proceso de curado es una ruta fácil, consume menos energía y una metodología ecológica y, por lo tanto, puede tener un alcance futurista para la recuperación a escala de laboratorio del grafito de las lib gastadas.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نهج مستدام لاستصلاح الجرافيت من بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة
- Translated title (French)
- Approche durable pour la récupération du graphite des batteries lithium-ion usagées
- Translated title (Spanish)
- Enfoque sostenible para la recuperación de grafito de baterías de iones de litio gastadas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4293498723
- DOI
- 10.1088/2515-7655/ac8a17
References
- https://openalex.org/W1964586182
- https://openalex.org/W1965092794
- https://openalex.org/W1998953907
- https://openalex.org/W2037697403
- https://openalex.org/W2054286785
- https://openalex.org/W2147800228
- https://openalex.org/W2554148403
- https://openalex.org/W2602139987
- https://openalex.org/W2746477915
- https://openalex.org/W2747902455
- https://openalex.org/W2769074466
- https://openalex.org/W2769165830
- https://openalex.org/W2773928501
- https://openalex.org/W2783014490
- https://openalex.org/W2802158368
- https://openalex.org/W2803380699
- https://openalex.org/W2900317749
- https://openalex.org/W2900759520
- https://openalex.org/W2904085351
- https://openalex.org/W2913698145
- https://openalex.org/W2940804152
- https://openalex.org/W2944958788
- https://openalex.org/W2965672014
- https://openalex.org/W2984501898
- https://openalex.org/W3007697219
- https://openalex.org/W3034102578
- https://openalex.org/W3045567066
- https://openalex.org/W3047245233
- https://openalex.org/W3048071531
- https://openalex.org/W3078297495
- https://openalex.org/W3092555452
- https://openalex.org/W3097218219
- https://openalex.org/W3097649007
- https://openalex.org/W3167769784
- https://openalex.org/W3171755193
- https://openalex.org/W3176652562
- https://openalex.org/W3202601125
- https://openalex.org/W4237361554
- https://openalex.org/W4282921172