BÖLGESEL OLARAK TOPLANAN ATIK Lİ-İYON PİLLERİNİN GERİ DÖNÜŞÜMÜNDE İÇERİK VE MALİYET ANALİZLERİNİN BELİRLENMESİ

Hasan Aksu; Cengiz Ayhan Zıba; Mehmet Hakan Morcalı

doi:10.17780/ksujes.1125586

TR EN

BÖLGESEL OLARAK TOPLANAN ATIK Lİ-İYON PİLLERİNİN GERİ DÖNÜŞÜMÜNDE İÇERİK VE MALİYET ANALİZLERİNİN BELİRLENMESİ

Öz

Her geçen gün taşınabilir enerjiye olan ihtiyacımız artmaktadır. Modern hayatın vazgeçilmezi olan piller iletişim çağında çok daha fazla önem kazanmaktadır. Dolayısıyla kısa sürede çok fazla enerji depolama özelliğine sahip pillere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyacımız ise Li-iyon piller ile karşılanmaktadır. Elbette hızlı bir tüketim toplumunun oluşması ile artan pil kullanımı çevre ve insan sağlığı için potansiyel bir tehlike oluşturmaktadır. Kullanım ömrünü doldurmuş pillerin çevreye gelişi güzel bırakılması ciddi metal kirliliklerine sebep olmakla birlikte içeriğindeki ekonomik değeri olan malzemelerden dolayı da ciddi ekonomik kayıplar mevcuttur Bu çalışmada, İstanbul ili Ümraniye ilçesi Namık Kemal mahallesi sınırları içerisinde 12 atık pil toplama noktası belirlenmiş ve üç aylık süre içerisinde bu noktalarda toplanan kullanım ömrünü doldurmuş piller’ sınıflandırılmış ve bileşenleri incelenmiştir. Bu süre içerisinde toplanan 110 adet Li-iyon pillinin ortalama kompozisyonu %20 Cu (Bakır), %8 Al (Alüminyum), %10 plastik, %55 pil pastası (LiCoO2) ve %7 diğerleri olarak belirlenmiştir. Çalışmada elde edilen metal ve plastik parçaların geri dönüşümde kullanılabilirliği görülmüş olup pil pastasının ise tekrardan kullanılabilirliği için bir takım spektroskopik analizler yapılmıştır. XRD ve XRF analizleri ile desteklenen SEM-EDX analizlerinden görüldüğü üzere katot malzemesi olarak kullanılan Li-metal oksit bileşiklerine birçok defa şarj ve deşarj işleminin uygulanması sırasında, bu bileşiğin katotdan anoda ve tam tersi olarak sürekli göç etmesi sırasında bileşikteki morfolojik yapı bozulmaktadır. Kullanılmış (bitmiş) Li-iyon pillere ait pil pastasının doğrudan ve/veya bir takım basit işlemler uygulanarak tekrardan kullanılabilmesi mümkün görünmemektedir. Pil pastasının tekrardan kullanılabilirliğini sağlanması için çok basamaklı kimyasal süreçlere ihtiyaç duyulmaktadır. Toplanan Li-iyon piller için ekonomik değer çalışması yapılmış ve atık bitmiş pillerin toplanarak ekonomiye kazandırılmasının önemi belirtilmiştir.

Anahtar Kelimeler

DETERMINING THE CONTENT AND COST ANALYSIS OF RECYCLING REGIONALLY COLLECTED WASTE LI-ION BATTERIES

Abstract

Our need for portable energy is increased day by day. Batteries, which are indispensable for modern life, gain more importance in the communication time. Therefore, batteries with the ability to storage a lot of energy in a short time are need. This need is met by Lithium-ion batteries. Of course, the increasing use of batteries with the formation of a fast consumer society poses a potential danger to the environment and human health.Indiscriminate release end of life batteriesto the environment causes serious metal pollution, but there are also serious economic losses due to the materials that have economic value. In this study, 12 waste battery collection points were determined within the boundaries of Namik Kemal neighborhood of Umraniye district in Istanbul, and the "end-of-life batteries" collected at these points within a three-month period were classified and their components were examined. The average composition of 110 Li-ion batteries collected during this period was determined as 20% Cu (Copper), 8% Al (Aluminum), 10% plastic, 55% battery paste (LiCoO2) and 7% others. The reusability of the metal and plastic parts obtained in the study was observed, and some spectroscopic analyzes were carried out for the reusability of the battery paste. As can be seen from the SEM-EDX analyzes supported by XRD and XRF analyzes, the morphological structure of the compound is disrupt during the application of charging and discharging many times to the Li-metal oxide compounds used as cathode material. It does not appear possible to reuse the battery paste of used (depleted) Li-ion batteries directly and/or by applying some simple operations. Multi-step chemical processes are needed to ensure the reusability of the battery paste. An economic value study was carried out for the collected Li-ion batteries and the importance of collecting the waste batteries and bringing them into the economy was emphasized.

Keywords

Kaynakça

Bernardes, A.M.,Espinosa, D.C.R., Tenório, J.A.S. (2004). Recycling of batteries: a review of current processes and technologies, Journal of Power Sources, 130, 291–298.
Beyzanur, K. (2020). Geçmişten Günümüze Piller, Takvim-i Vekayi, 8 (1), 104-115.
Dell, R. M.,Rand, D.A.J. (2001). Understanding Batteries, ISBN: 9780854046058, Cambridge, UK.
Erdin, E. (2004). Katı Atık Olarak Piller, Aküler ve Bataryalar ve Etkileri, Dokuz Eylül Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Biyolojisi ve Ekolojisi Ders Notları, İzmir. (web.deu.edu.tr/erdin/pubs/doc62.htm)
Güven, S., (2000). Teorik ve Pratik Elektronik–8, Piller ve Akümülatörler, Antrak Gazetesi, 26, Teorik ve Pratik Elektronik Köşesi (Erişim Tarihi: 1 Nisan 2020)
Kanat, G., Gönüllü, M. T., Elmaslar, T. (1997). Piller ve Çevre Kirliliği Açısından Değerlendirilmesi, Yapı Malzeme ve Teknik, 15, 78-86.
Kartal, G., Güven, A., Kahvecioğlu, Ö. ve Timur, S. (2004). Metallerin Çevresel Etkileri-II, TMMOB Metalurji Mühendisleri Odası Metalurji Dergisi, 137, 46-51.
Lee, C.K.,Rhee, K. (2003). Reductive Leaching of Cathodic Active Material From Lithium Ion Battery Wastes, Science Direct, 68, 5-10.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Çevre Mühendisliği

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Hasan Aksu
0000-0002-0343-3827
Türkiye

Cengiz Ayhan Zıba ^*
0000-0002-5021-4459
Türkiye

Mehmet Hakan Morcalı
0000-0003-2372-6819
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

3 Eylül 2022

Gönderilme Tarihi

4 Haziran 2022

Kabul Tarihi

5 Temmuz 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2022 Cilt: 25 Sayı: 3

DOI

https://doi.org/10.17780/ksujes.1125586

IZ

https://izlik.org/JA66WD62XF

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Aksu, H., Zıba, C. A., & Morcalı, M. H. (2022). BÖLGESEL OLARAK TOPLANAN ATIK Lİ-İYON PİLLERİNİN GERİ DÖNÜŞÜMÜNDE İÇERİK VE MALİYET ANALİZLERİNİN BELİRLENMESİ. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(3), 408-417. https://doi.org/10.17780/ksujes.1125586