Technologie recyklace plastových komponent autobaterií
Loading...
Date
Authors
Bartoš, Otakar
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato práce pojednává o recyklaci plastů z lithiových baterií, přesněji polyvinylidenfluoridu a polyethylenu. Byly analyzovány dva vzorky různého charakteru. U prvního vzorku se očekávála přítomnost polyvinylidenfluoridu. Vzorek byl analyzován pomocí metod TGA, DSC a FTIR. Bylo zjištěno, že obsahuje maximálně z 3,53 % PVDF, který byl znečištěn rozpouštědlem NMP, které bylo použito k izolaci a nepovedlo se jej odpařit. Zbytek vzorku se skládal převážně z HDPE a obsahoval i jiné nespecifikované nečistoty v menším množství. Druhý vzorek ve formě směsi fólií byl ručně přetříděn a charakterizován pomocí FTIR a bylo zjištěno, že obsahuje z 80 % HDPE fólie a 18 % PP. Následně byly vytvořeny netříděné a tříděné várky obsahující pouze PE, které byly upraveny mixováním, louhováním, oběma způsoby, nebo žádným ke stanovení vlivu úprav na výsledné mechanické vlastnosti. Po provedení úprav byly várky zpracovány hnětením a otestovány tahovými zkouškami. Z výsledků vyplývá, že louhované várky mají vyšší modul pružnosti v tahu než jiné várky, okolo 1,7 GPa, který se blíží referenčnímu materiálu HDPE Liten MB 71, zatímco mixované mají vyšší čistotu, jak bylo zjištěno pomocí SEM/EDS analýzy. Upravené vzorky také dosahují velmi vysokých tažností. Nejvyšší dosažená tažnost byla nad 500 %. Dále byly vytvořeny směsi referenčního HDPE Liten MB 71 a 10, 20 a 30 hm. % PE fólií, které byly přetříděny, louhovány a mixovány. Směsi byly zpracovány opět hnětením a podrobeny tahovým zkouškám. Celkově se vlastnostem referenčního materiálu nejvíce přibližuje 20% směs, s modulem pružností 1,74 GPa a pevností 29,1 MPa, a tvoří vhodný kompromis mezi množstvím přidaného recyklátu a zhoršením mechanických vlastností.
This paper deals with the recycling of plastics from lithium batteries, more specifically polyvinylidenefluoride and polyethylene. Two samples of different nature were analysed. For the first sample, the presence of polyvinylidene fluoride was expected and the sample was analysed by TGA, DSC and FTIR. It was found to contain a maximum of 3.53 % PVDF contaminated by the solvent NMP, which was used for isolation and failed to evaporate. The remainder of the sample consisted mainly of HDPE and contained other unspecified contaminants in smaller quantities. The second sample in the form of a mixture of films was manually sorted and characterised by FTIR and was found to contain 80% HDPE film and 18 % PP. Subsequently, unsorted, and sorted batches consisting of PE were created and treated by mixing, leaching, both, or none to determine the effect of the treatments on the resulting mechanical properties. After the treatments, the batches were processed by kneading and tested by tensile tests. The results show that the leached batches have a higher tensile modulus, around 1.7 GPa, than the other batches, which is close to the reference material HDPE Liten MB 71, while the mixed batches have a higher purity as determined by SEM/EDS analysis. The treated samples also achieve very high elongation at break. The highest elongation achieved was above 500 %. In addition, blends of the reference material HDPE Liten MB 71 and 10, 20 and 30 wt.% of re-sorted, leached, and mixed PE films were made. The blends were again processed by kneading and subjected to tensile tests. Overall, the properties of the 20 % blend with a modulus of elasticity of 1.74 GPa and stress at yield point of 29.1 MPa, were closest to the reference material and represent a suitable compromise between the amount of added recyclate and the deterioration of mechanical properties.
This paper deals with the recycling of plastics from lithium batteries, more specifically polyvinylidenefluoride and polyethylene. Two samples of different nature were analysed. For the first sample, the presence of polyvinylidene fluoride was expected and the sample was analysed by TGA, DSC and FTIR. It was found to contain a maximum of 3.53 % PVDF contaminated by the solvent NMP, which was used for isolation and failed to evaporate. The remainder of the sample consisted mainly of HDPE and contained other unspecified contaminants in smaller quantities. The second sample in the form of a mixture of films was manually sorted and characterised by FTIR and was found to contain 80% HDPE film and 18 % PP. Subsequently, unsorted, and sorted batches consisting of PE were created and treated by mixing, leaching, both, or none to determine the effect of the treatments on the resulting mechanical properties. After the treatments, the batches were processed by kneading and tested by tensile tests. The results show that the leached batches have a higher tensile modulus, around 1.7 GPa, than the other batches, which is close to the reference material HDPE Liten MB 71, while the mixed batches have a higher purity as determined by SEM/EDS analysis. The treated samples also achieve very high elongation at break. The highest elongation achieved was above 500 %. In addition, blends of the reference material HDPE Liten MB 71 and 10, 20 and 30 wt.% of re-sorted, leached, and mixed PE films were made. The blends were again processed by kneading and subjected to tensile tests. Overall, the properties of the 20 % blend with a modulus of elasticity of 1.74 GPa and stress at yield point of 29.1 MPa, were closest to the reference material and represent a suitable compromise between the amount of added recyclate and the deterioration of mechanical properties.
Description
Citation
BARTOŠ, O. Technologie recyklace plastových komponent autobaterií [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaromír Wasserbauer, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
Ing. Lukáš Tvrdík, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-17
Defence
Student při obhajobě Technologie recyklace plastových komponent autobaterií nejdříve komisi vysvětlil motivaci této práce, problematiku recyklace autobaterií a cíle práce. Následně popsal poskytnuté vzorky, jejich identifikaci a složení. Poté popsal použité úpravy vzorků a výsledky předběžného testu recyklace. Po závěrečném shrnutí přešel student na otázky oponenta:
1) Jaká je výpovědní hodnota, resp. kvalita FTIR spekter anorganických látek ve srovnání s látkami organickými?
2) Hnětené vzorky fólií byly pro prvkovou analýzu louhovány, odpařovány a na jejich odparcích prováděna analýza SEM/EDX. Proč nebyly hnětené fólie spáleny a analyzován jejich popel? Nebylo by to jednodušší?
3) Co je příčinou prvotního nárůstu a následného poklesu krouticího momentu Litenu MB71 na Obr. 25?
Následně komise položila tyto otázky:
1) Kde se spalují plasty?
2) Nebude problém s variabilitou baterií při recyklaci?
Na položené otázky student výborně odpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení