Perpustakaan Digital ITB

Berbagai negara di dunia saat ini tengah meningkatkan elektrifikasi kendaraan bermotor, yang secara langsung meningkatkan kebutuhan baterai sebagai penyimpan energi. Baterai litium besi fosfat (LFP) diproyeksikan akan mengalami lonjakan permintaan karena merupakan salah satu baterai yang populer dan penggunaannya akan meningkat. Namun, peningkatan elektrifikasi berpotensi menimbulkan risiko lingkungan akibat kandungan bahan berbahaya dalam limbah baterai LFP yang nantinya dihasilkan. Di sisi lain, kebutuhan litium dan fosfor sebagai bahan baku utama baterai juga terus meningkat. Oleh karena itu, daur ulang baterai LFP habis pakai berpotensi menjadi solusi atas keterbatasan sumber daya dan dampak lingkungan tersebut. Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari proses perolehan litium dan fosfor dari black mass (BM) baterai LFP habis pakai, melalui pelindian alkali dan pengendapan litium fosfat dari larutan hasil pelindiannya. Serangkaian percobaan pelindian dan pengendapan dilakukan untuk mempelajari proses daur ulang yang sesuai dengan tujuan penelitian ini. Dalam percobaan pelindian, pengaruh rasio padat-cair (S/L), konsentrasi media pelindi, dan temperatur terhadap selektivitas dan persen ekstraksi Li, Fe, Cu, dan Al dipelajari. Percobaan dimulai dengan terlebih dahulu melakukan perlakukan awal terhadap baterai LFP habis pakai melalui pirolisis dalam horizontal tube furnace (HTF) pada suhu 700 °C selama 2 jam dan pencacahan. Pelindian dipelajari pada variasi S/L 50, 75, 100, 125 g/L, variasi konsentrasi NaOH 2, 3, 4, dan 5 mol/L, dan variasi temperatur 20, 30, 50, 70, dan 90 °C selama 3 jam. Percobaan pengendapan selanjutnya dilakukan pada suhu 90 °C dengan tingkat penguapan volume umpan sebesar 0%, 25 %, 50%, dan 75%. Karakterisasi pada larutan hasil pelindian, residu pelindian, filtrat proses pengendapan, dan produk endapan dengan menggunakan atomic absorption spectoscopy (AAS), inductively coupled plasma–optical emission spectroscopy (ICP-OES), X-ray diffraction (XRD), dan istrumen analisis karbon LECO. Hasil percobaan menunjukkan bahwa persen ekstraksi litium berbanding terbalik terhadap S/L, dengan ekstraksi tertinggi (33,16%) diperoleh pada S/L = 50 g/L. Sementara itu, konsentrasi NaOH berkorelasi positif dengan persen ekstraksi Li, dengan persen ekstraksi Li tertinggi (51,99%) diperoleh pada konsentrasi NaOH 5 mol/L. Pada variasi temperatur, ekstraksi Li memuncak pada suhu 30 °C dengan persen ekstraksi sebesar 98,19%. Berdasarkan hasil percobaan, diperoleh kondisi optimum proses pelindian alkali, dengan ekstraksi Li yang diperoleh sebesar 98,19%, adalah pada S/L 50 g/L dengan konsentrasi NaOH 5 mol/L pada suhu 30 °C dengan ekstraksi pengotor Al, Fe, dan Cu yang rendah, yaitu secara berurutan 29,71%, 0,05%, dan 0%. Pada percobaan pengendapan, kondisi optimum (63,48%) diperoleh pada variasi 50% evaporasi dengan komposisi Li 5,71%. Pengotor Na ditemukan dalam endapan sebagai Li2NaPO4 dan Na2CO3.