Las baterías de iones de litio utilizan varios metales, como litio, níquel, manganeso, cobalto y aluminio. La explotación minera de estos metales puede ser perjudicial para el medioambiente. Algunos de ellos, como el litio y el cobalto, solo están disponibles en cantidades limitadas, por lo que es probable que el uso generalizado de las baterías de iones de litio aumente sus precios. Además, suelen ser tóxicos y pueden contaminar el suelo y las aguas subterráneas si terminan en vertederos al final de su vida útil.

El reciclaje de baterías de iones de litio puede mantener estos desechos tóxicos fuera de los vertederos, además de proporcionar más materias primas para crear una cadena de valor sostenible para las baterías. Sin embargo, para reciclar las baterías, primero se debe evaluar su composición química. Con el fin de ayudarlo a disponer de opciones de reciclaje rentables, nuestras soluciones basadas en rayos X pueden ayudarlo a obtener esta información sobre la composición química de las baterías usadas.

¿Cómo puedo recuperar de forma eficaz los metales de las baterías recicladas?

Una vez que las baterías se han preprocesado y tratado, los dos métodos principales para recuperar sus valiosos metales son la pirometalurgia, que se basa en altas temperaturas, y la hidrometalurgia, en que se utilizan productos químicos. Las técnicas de reciclaje más eficientes suelen implicar enfoques híbridos que combinan la pirometalurgia y la hidrometalurgia. 

Sin embargo, llegar a esta etapa en el reciclaje de baterías de iones de litio (LIB, por sus siglas en inglés) puede ser todo un desafío, en parte, debido a que ninguna LIB es idéntica a otra. Específicamente, los materiales del cátodo de las LIB suelen estar compuestos por litio y otros metales, como cobalto, níquel, manganeso, aluminio y hierro. El cobalto y el níquel son los materiales más comunes utilizados en las baterías modernas, pero también se utilizan con frecuencia otras composiciones.
 
A menudo, esta composición química variable implica un control limitado de los nuevos tipos de baterías en el reciclaje de baterías de iones de litio. Por consiguiente, cualquier proceso de pretratamiento para el reciclaje de baterías debe incluir una evaluación de la composición química de las nuevas baterías. Esto también es importante para evaluar y clasificar con precisión la calidad de las nuevas baterías. Nuestras soluciones basadas en rayos X pueden ayudarlo en este proceso, tanto con análisis de composición química como de fase cristalina.

Composición química: la fluorescencia de rayos X (XRF, por sus siglas en inglés) es una alternativa a la espectroscopía de plasma acoplado inductivamente (ICP, por sus siglas en inglés). Puede analizar los cambios en la composición química y las impurezas en materiales de ánodo y cátodo, desde solo unas pocas ppm hasta un 100 %.

De hecho, para los elementos principales con niveles de porcentaje bajos, la XRF proporciona una forma más sencilla y precisa de medir la composición elemental que la ICP, ya que no requiere dilución de muestras ni digestión ácida. Muchas de las principales empresas que fabrican baterías utilizan nuestros espectrómetros de XRF de mesa de trabajo E4 o WDXRF Zetium para analizar sus materiales de cátodo y precursor. 

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Fig. 1: Un análisis típico de muestras de baterías en nuestra plataforma de XRF Epsilon 4, de un 0 a un 100 % del manganeso en muestras de LFMP. El Omnian sin estándar no requiere calibración y ofrece resultados precisos a partir de una detección rápida.   

Fase cristalina: el proceso de pretratamiento del reciclaje de la batería también puede verse afectado por la fase cristalina de los materiales de la batería. Además, cuando se trata de análisis de fase cristalina, la difracción de rayos X es la técnica de preferencia. En concreto, nuestro difractómetro de rayos X compacto Aeris, un instrumento fácil de utilizar con una calidad de datos excepcional, se puede emplear para analizar con precisión la composición de la fase cristalina en materiales de baterías.

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