Carbon, H2, and Al2O3 recovery fromspent battery separator viapyrolysis followed by chemicalvapor deposition (CVD)
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [sv]
Utvecklingen av elfordon har ökat produktionen av Li-jonbatterier. Med den ökande marknadsandelen av el- och hybridfordon är återvinningen av hela värdekedjan för Lijonbatterier akut för att hantera avfall från fordonsbatterier. Detta arbete granskade de grundläggande principerna och nyckelkomponenterna för Li-jonbatterier, samt produktionsoch återvinningsprocesserna för separatorer i Li-jonbatterier. Möjligheten att återvinna kol, H2och Al2O3 via pyrolys kombinerat med kemisk ångdeposition (CVD) har verifierats. Olika processbetingelser, t.ex. CVD-temperatur och katalysator-/råvaruförhållanden, har undersökts. Resultaten visade att mer än 90 viktprocent av råmaterialet kan återvinnas som kol, gas och Al2O3. Vid en CVD-temperatur på 900°C och ett C/F-förhållande på 1 kan väteutbytet nå 15,25mmol/g. På grund av järnkatalysatorns selektivitet bildas kolnanorör som kolförening när CVD-temperaturen överstiger 800°C. Inom ramen för denna studie erhölls de optimala förhållandena för återvinning av H2 och kolprodukter vid en CVD-temperatur på 900°C och ett C/F-förhållande på 1, vilket motsvarade ett kolutbyte på 12 viktprocent och ett H2-utbyte på 15,25 mmol/g.
Abstract [en]
The development of electric vehicles boosted the production of Li-ion batteries. With the increase in the market share of electric and hybrid vehicles, the full value chain recycling of the Li-ion battery is urgent in dealing with the waste vehicle batteries. This work reviewed the basic principle and the key components of the Li-ion battery, as well as the production and recycling processes of the Li-ion battery separator. Verified the possibility of recycling carbon, H2, and Al2O3 via pyrolysis combined with chemical vapor deposition (CVD) processes. Various process conditions, e.g., CVD temperature and catalyst/feedstock ratios, have been investigated. The results showed that more than 90 wt.% of the raw material can be recycled as carbon, gas, and Al2O3. At the CVD temperature of 900℃ and C/F ratio of 1, the hydrogen yield can reach 15.25 mmol/g. Due to the selectivity of the iron catalyst, the carbon nanotube is formed as the carbon product once the CVD temperature is beyond 800℃. In the scope of this study, the optimal condition for H2 and carbon products recycling was obtained at a CVD temperature of 900℃ and a C/F ratio of 1, corresponding to a carbon yield of 12 wt.% and an H2 yield of 15.25 mmol/g.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 42
Series
TRITA-ITM-EX ; 2025:10
Keywords [en]
Lithium-ion battery, separator, plastic recycling, pyrolysis, CVD
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-359815OAI: oai:DiVA.org:kth-359815DiVA, id: diva2:1937061
External cooperation
Senior Material (Europe) AB
Subject / course
Materials and Process Design
Educational program
Master of Science - Engineering Materials Science
Supervisors
Examiners
2025-02-122025-02-12