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Processi di recupero di materie prime da batterie al litio ed analisi "LCA"

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Academic year: 2021

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(1)

I

1 BATTERIE E BATTERIE AL LITIO

1.1 Dall’antichità a oggi

pg. 1

1.2 Generalità

pg. 11

1.2.1

Design della batteria

pg. 14

1.2.2

Componenti della cella

pg. 17

1.3 Tipologie anodi e catodi

pg. 20

1.3.1Anodi in carbone

pg. 20

1.3.1.1 Strutture dei materiali carboniosi pg.21

1.3.1.2 Meccanismi di intercalazione/deintercalazione

di vari carboni i pg.22

1.3.1.3 Film di protezione sull’anodo di litio metallico pg.24

1.3.1.4 Efficienza ciclica dell’anodo di litio pg.25

1.3.1.5 Meccanismo di deposizione e dissoluzione

del litio pg.25

1.3.2Materiali attivi catodici

pg. 27

1.3.2.1 Introduzione pg.27

1.3.2.2 Ossidi metallici pg.27

1.3.2.3 Materiali catodici specifici pg.29

1.4 Tipologie di elettroliti

pg. 41

1.4.1 Elettroliti liquidi

pg. 41

1.4.1.1 Meccanismo di reazione di ossidazione

dell’elettrolita pg.44

(2)

II

1.4.1.3 Potenziali di soluzione dei solventi pg.46

1.4.1.4 Conducibilità pg.47

1.4.1.5 Struttura dell’elettrolita pg.48

1.4.1.6 Reazioni degli elettroliti di LiPF6 con l’acqua pg.49

1.4.1.7 Nuovi solventi pg.50

1.4.1.8 Additivi elettrolitici pg.58

1.4.1.9 Stabilità termica pg.60

1.4.2 Elettroliti polimerici

pg. 66

1.4.2.1. Trasporto degli ioni litio nelle batterie a litio pg.68

1.4.2.2. Sistemi e ioni accoppiati pg.70

1.4.2.3. Elettroliti polimerici nelle batterie al litio pg.71

1.4.2.4. Effetti delle proprietà di trasporto sulle

performance della cella pg.73

1.4.2.5. Conduttore polielettrolitico a singolo ione pg.77

1.4.2.6. Proprietà base dell’elettrolita polimerico pg.78

1.4.2.7. Stabilità dell’elettrolita polimerico pg.79

1.4.2.8. Crescita dendritica pg.85

1.4.2.9. Elettroliti polimerici solidi anidri pg.88

1.4.2.10. Polielettroliti pg.91

1.4.2.11. Membrane tipo gel pg.93

1.4.2.12. Struttura degli elettroliti polimerici e loro

applicazioni pg.102

(3)

III

2 LIFE CYCLE ASSESSMENT

2.1 Le origini dell’LCA

pg. 121

2.2 Descrizione della struttura e metodologia

dell’LCA

pg. 122

2.2.1

Definizione degli scopi e degli obiettivi

pg. 123

2.2.2

Analisi d’inventario

pg. 125

2.2.3

Valutazione degli impatti

pg. 126

2.2.4

Interpretazione e miglioramento

pg. 127

2.3 Metodi per l’analisi dell’impatto ambientale:

Eco-indicator 99

pg. 128

2.3.1

Caratterizzazione

pg. 131

2.3.2

Valutazione dei danni

pg. 133

2.3.3

Normalizzazione

pg. 133

2.3.4

Pesatura

pg. 134

2.4 SimaPro 7.2 per la valutazione LCA

pg. 135

2.4.1

Descrizione del software

pg. 135

2.4.2

Obiettivi ed ambito

pg. 135

2.3.3

Inventario

pg. 137

2.3.4

Valutazione dell’impatto

pg. 141

3 STATO DELL’ARTE DEI PROCESSI DI RECUPERO

(4)

IV

3.2 Processi di recupero implementati

sul SimaPro

TM

7.2

pg. 147

3.2.1

Processo di recupero delle batterie LiMn

2

O

4 pg. 158

3.2.2

Processo di recupero delle batterie LiCoO

2

pg. 160

3.3 Estrazione e costo dei metalli presenti

nelle batterie

pg. 163

3.3.1

Litio

pg. 163

3.3.2

Manganese

pg. 165

3.3.3

Rame

pg. 166

3.3.4

Alluminio

pg. 170

3.3.5

Cobalto

pg. 174

4 ANALISI LCA E RISULTATI

4.1 Definizioni dello scopo e obiettivo del lavoro

pg. 179

4.2 Definizioni degli scenari e inventario

pg. 180

4.2.1

Produzione ed assemblaggio di batterie

LiMn

2

O

4

(Processo I)

pg. 181

4.2.2

Produzione ed assemblaggio di batterie

LiCoO

2

(Processo II)

pg. 208

4.2.3

Smaltimento e recupero di batterie

(5)

V

4.2.4

Smaltimento e recupero di batterie

LiCoO

2

(Processo IV)

pg. 220

4.3 Valutazione dell’impatto

pg. 223

CONCLUSIONI

pg. 253

APPENDICE A

(6)

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