Mekaaninen kierrätys

1. Severi Ojanen
Metallifoorumi II, 20.9.2016
Porin yliopistokeskus
Mekaaninen kierrätys

2. Akkujen ja paristojen varauksen
kontrolloitu purkaminen
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

3. Metallifoorumi I
• Akut ja paristot sisältävät monia arvokkaita
alkuaineita
– Vapautetaan murskaamalla
• Ongelma: Akut ja paristot sisältävät energiaa,
joka voi aiheuttaa murskauksen yhteydessä
ongelmia
– Palo- tai räjähdysvaara
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016
www.youtube.com

4. Koesuunnitelma
• Tutkitaan akkujen ja paristojen varauksen
hallittua ja turvallista purkamista
– Puretaan varaus upottamalla akut
suolaliuokseen
– Tavoitteena prosessi, jossa varauksen
purkaminen voidaan tehdä teollisessa
mittakaavassa ilman käsityötä
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

5. Kokeiden tavoite
• Akkujen ja paristojen varauksen purku parantaa yleisesti
prosessin tehokkuutta
– Parantaa yleistä turvallisuutta
– Poistaa muiden kalliimpien esikäsittelyiden tarpeen
– Helpottaa myös jatkoprosessointia
• Purkamisesta vapautuvan energian hyötykäyttö
– Reaktiosta syntyvien aineiden talteenotto
– Lämmön talteenotto
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

6. Kokeissa käytetty materiaali
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

7. Kokeissa käytetty materiaali
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

8. Koejärjestely
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016
Akku
Potentiostaatti
Suolaliuos
Platinajohtimet

9. Koejärjestely
• Käytetyt suolat
– NaCl
• Käytetty kirjallisuudessa, edullinen
– Metalliset suolat
• FeSO4, ZnSO4 ja MnSO4
• Metalleja, joita paristot ja akut jo ennestään
sisältävät
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

10. Purkukäyrä NaCl-liuoksessa
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016
m% m mm% m%

11. Purkukäyrä FeSO4-liuoksessa
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016
4 4 4m m mm% m% m%

12. Kokeellinen osuus
• Kokeet suoritettiin myös ZnSO4- ja MnSO4-liuoksilla
• 1,5 V alkalipariston ja NiMH-akun jännite on liian
alhainen tuottaakseen purkureaktiota
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016
Sinkkisaostuma
Mangaanisaostuma

13. Purkukäyrä kylläisessä NaCl-liuoksessa
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

14. Haasteet
• Liian pitkä purkuaika
• Napojen korroosio
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

15. Analysoidut johtimet
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

16. Napojen XRF-analyysit
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016
Ni Cu Fe Au Sn Muut
Litium-ioniakku 1 8,4% 66,8% - - 10,4% 14,2%
Litium-ioniakku 2 43,8% 30,0% - 23,6% - 2,3%
Nikkelimetalli-
hydridiakku
64,5% - 35,1% - - 0,3%
Alkaliparisto 65,5% - 33,7% - - 0,8%

17. Energian kohdennus
• Lisätään metalleja liuokseen
vastaanottamaan akkujen ja paristojen
energiaa
– Rauta, sinkki, alumiini
– Tavoitteena saada aikaan varauksen
vastaanottava reaktio, jonka tuotteet ovat
käyttökelpoisia
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

18. Metallin läsnäolo
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016
Sinkkijauhe
Rautahiutaleet
Käytetty sinkkijauhe

19. 20 m% NaCl-liuos + metalli
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

20. Jatkotutkimus
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

21. Liiketoimintamahdollisuudet
• Yhdistäminen akkujen primäärituotantoon
– Litium-suolan käyttö purkuprosessissa
• Elektrolyysistä saatava sivutuote
– Esim. sinkkioksidi tai saostetut metallit
• Osittainen purkupalvelu litium-ioniakuille
– Latausta ja purkua ohjaavien virtapiirien
poisto
Severi Ojanen Metallifoorumi II 20.9.2016

22. Kiitos!
severi.ojanen@aalto.fi
Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
Materiaalitekniikan laitos