A demanda por baterias de íons de lítio (LIBs) vem crescendo nos últimos anos devido ao aumento do uso de carros elétricos. Isso tem causado preocupação com a quantidade de resíduos de LIBs e a falta de matéria-prima para suprir a demanda por novas baterias, principalmente pela falta de cobalto e lítio gerando interesse na reciclagem. Não obstante, os processos de reciclagem precisam também ter menor impacto ambiental. Uma das alternativas é o uso de ácidos orgânicos ao invés dos tradicionais ácidos inorgânicos no processamento hidrometalúrgico. Entre os tipos de LIBs, as baterias do tipo pouch merecem destaque tanto no setor automobilístico quanto eletroeletrônico, para fabricação de equipamentos mais compactos. Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de uma rota de reciclagem de baterias do tipo pouch usando ácidos orgânicos. Três tipos de baterias foram caracterizadas, sendo: de óxido de Li, Ni, Mn e Co (NMC), fosfato de Li e Fe (LFP) e óxido de Li e Co (LCO). As baterias do tipo LCO tem maior teor de Co e são as mais utilizadas no setor eletroeletrônico, e por esta razão foi escolhida para este estudo. Cada célula da bateria LCO tem 21,1% de Co, 2,8% de Li, 13,2% de Cu, 4,3% de Al e 17,6% de C. A primeira etapa do processo é a moagem, seguida por separação granulométrica para remoção do case e do eletrólito das baterias. Nesta etapa de pré-tratamento, 87,1% dos polímeros e 100% do eletrólito são removidos das baterias. O material que vai para a lixiviação tem tamanho de partícula inferior a 2mm. Neste trabalho, avaliou-se o uso do ácido cítrico (C6H8O7) sem o uso de agente redutor, e estudou-se a eficiência da lixiviação variando a concentração de ácido, razão sólido-líquido, temperatura e tempo. A lixiviação de Co e Li atingiu 100% na concentração de C6H8O7 1mol/L, 90°C, razão 1/10 por 2h (condição 1). Verificou-se também que na mesma temperatura e concentração de ácido, na razão 1/5 por 5h teve a mesma porcentagem de lixiviação (condição 2). Não foi necessária a adição de agente redutor para obter 100% de lixiviação de Co. Não houve lixiviação de Cu em ambas as condições. Após a lixiviação, o Co foi separado do licor utilizando ácido oxálico (C2H2O4) na forma de oxalato de Co. A 50°C, por 30min em uma razão molar de Co:ácido oxálico de 1:2, houve precipitação de 99,2% de Co com 100% de pureza. O estudo preliminar da calcinação da solução sintética simulando o licor obtido na lixiviação foi realizado com e sem Co. A 500°C por 2h, foi possível obter Li2CO3 e o material similar ao cátodo original da bateria. Conclui-se que é possível o uso de ácidos orgânicos sem uso de agente redutor para reciclagem de bateria de íons de Li do tipo LCO com obtenção de oxalato de Co e Li2CO3, como também do material similar ao cátodo da bateria.

The demand for lithium-ion batteries (LIBs) has been growing in recent years due to the increased use of electric cars. This has caused concern about the large amount of waste LIBs and the lack of raw material to meet the demand for new batteries, mainly due to the lack of lithium cobalt generating interest in recycling. However, recycling processes also need to have less environmental impact. One of the alternatives is the use of organic acids instead of traditional inorganic acids in hydrometallurgical processing. Among the types of LIBs, pouch-type batteries stand out in both the automotive and electronics sectors, for the manufacture of more compact equipment. This work aimed to develop a recycling route for pouch batteries using organic acids. Three types of batteries were characterized, namely: Li, Ni, Mn, and Co oxide (NMC), Li and Fe phosphate (LFP) and Li and Co oxide (LCO). LCO type batteries have a higher Co content and are the most used in the electronics sector, and for this reason they were chosen for this study. The LCO type battery has 46.5% cathode (LiCoO2), 35.3% anode (graphite), 4.5% separator (PP), 2.7% case (aluminum and plastic sheets) and 11% of electrolyte. Each cell battery LCO-type has 21,1% of Co, 2,8% of Li, 13,2% of Cu, 4,3% of Al and 17,6% of C. The first step of the process is grinding followed by granulometric separation to remove the case and electrolyte from the batteries. In this pre-treatment step, 87.1% of the plastics (case and separators) and 100% of the electrolyte are removed from the batteries. The material that goes to leaching has a particle size of less than 2mm. In this work, evaluated the use of citric acid (C6H8O7) without the use of reducing agent. The leaching efficiency was studied by varying acid concentration, solid-liquid ratio, temperature, and time. The leaching of Co and Li reached 100% in the concentration of C6H8O7 1mol/L, 90°C, ratio 1/10 for 2h (condition 1). It was also verified that at the same temperature and acid concentration, in the ratio 1/5 for 5h had the same percentage of leaching (condition 2). It was not necessary to add a reducing agent to obtain 100% Co leaching, since C6H8O7 forms complexes with both Co(III) and Co(II). There was no copper leaching. Al leaching was 3.6% and 10.7% in condition 1 and condition 2, respectively. After leaching, the cobalt was separated from the liquor using oxalic acid (C2H2O4) in the form of cobalt oxalate. At 50°C, for 30min in a molar ratio of Co: oxalic acid of 1:2, there was precipitation of 99.2% of Co with 100% purity. The preliminary study of the calcination of the synthetic solution simulating the liquor obtained in the leaching was carried out with and without Co. At 500°C for 2h, it was possible to obtain Li2CO3 and the material like the original battery cathode.