Återvinning av litiumjonbatterier (LIB) är avgörande på grund av kritiska råmaterialreserver och miljöhänsyn vid kassering. Hydrometallurgisk LIB-återvinning, en framstående industriell teknik, står inför kostnadseffektivitets- och komplexitetsutmaningar. Samtidig kristallisering visar lovande för effektivisering av återvinning genom att extrahera föreningar från förbrukad batterilut med flera komponenter, vilket kräver hög renhet och effektiv kristallseparation. Detta innebär emellertid att man förhindrar oönskade polykristallina partiklar och samkristaller.Kristallisering är vanligt vid LIB-återvinning, men vanligtvis från enkomponentlösningar för att undvika föroreningar. Kärnbildningskontroll, särskilt i flerkomponentlösningar, är fortfarande utmanande, vilket påverkar industriell effektivitet. Sådd, en vanlig kontrollmetod, inducerar ofta oavsiktliga polykristallina partiklar och vätskeinneslutningar, som understuderas på grund av experimentella begränsningar. Microfluidics erbjuder ett värdefullt verktyg för att studera kristallisationskinetik, växla från utrustningsbaserad till prediktiv fysikalisk-kemisk design. Förbättrad blandning och värmeväxling gör den idealisk för kärnbildningsforskning under kristallisation. Denna avhandling fokuserar på avgörande aspekter av samtidig kristallisation. Huvudsyftet är att utveckla en optimerad mikrofluidisk design och simulera mikrofluidikkanalen för att bestämma initiala processparametrar för experiment samt att få det mest förutsägbara området för kristallbildning inom mikrofluidik. Utmaningar i de mikrofluidiska kristallisationssystemen, såsom kanalblockering, som lätt kan uppstå på grund av kristallbildning eller agglomerationer, har tyvärr begränsat de experimentella resultaten. Icke desto mindre kommer denna avhandling att stödja ytterligare experiment med mikrofluidikanordningen under mikroskopi som kommer att hjälpa till att övervinna dessa utmaningar. Arbete med att minska begränsningarna i denna avhandling kan hjälpa till att förstå multikomponentkristallisationen i realtid och faktiskt den nödvändiga uppställningen och infrastrukturen för mikrofluidikexperiment och i förlängningen bidra till att minska de hydrometallurgiska stegen i komplex metallåtervinning. Därför bidrar det till att främja områdena batteriåtervinning, mikrofluidik och samtidig kristallisering. / Recycling lithium-ion batteries (LIB) is essential due to critical raw material reserves and environmental concerns during disposal. Hydrometallurgical LIB recycling, a prominent industrial technology, faces cost-efficiency and complexity challenges. Simultaneous crystallization shows promise for streamlining recycling by extracting compounds from multicomponent spent battery liquor, demanding high purity and effective crystal separation. However, this entails preventing unwanted polycrystalline particles and cocrystals. Crystallization is common in LIB recycling, but usually from single-component solutions to avoid impurities. Nucleation control, especially in multicomponent solutions, remains challenging, affecting industrial efficiency. Seeding, a common control method, often induces unintended polycrystalline particles and fluid inclusions, which are understudied due to experimental limitations. Microfluidics offers a valuable tool for studying crystallization kinetics, shifting from equipment-based to predictive physical-chemical design. Enhanced mixing and heat exchange make it ideal for nucleation research during crystallization. This thesis focuses on crucial aspects of simultaneous crystallization. The main objective is to develop an optimized microfluidic design and simulate the microfluidic channel to determine initial process parameters for experimentation as well as to get the most predictable region of crystal formation within microfluidics. Challenges in the microfluidic crystallization systems, such as channel blockage, which can easily occur due to crystal formation or agglomerations, have unfortunately limited the experimental results. Nonetheless, this thesis will support the further experimentation of the microfluidics device under microscopy which will help to overcome these challenges. Work on reducing the limitations of this thesis can assist in understanding the multicomponent crystallization in real-time and indeed, the necessary setup and infrastructure for microfluidics experiments and in the long run help reduce the hydrometallurgical steps in complex metal recycling. Hence, it contributes to advancing the fields of battery recycling, microfluidics, and simultaneous crystallization.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-339839 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Solanki, Shefali Paresh |
| Publisher | KTH, Kemiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2023:279 |
Page generated in 0.0048 seconds