Nytt projekt ska göra utvinningen av batterimetaller mer hållbar

– Det är mycket viktigt att kunna erhålla kristaller av hög kvalitet, vad gäller renhet, form och storlek så att de kan möte de höga krav som finns för produktion av batterier. Samtidigt måste processerna givetvis vara kostnadseffektiva och hållbara, det är en intressant utmaning, säger Kerstin Forsberg.

Gruppen som Kerstin Forsberg leder är del av det större europeiska samarbetsprojektet CICERO , som fokuserar på att utveckla hållbara och kostnadseffektiva processer för att utvinna nickel, kobolt och mangan för produktion av litiumjonbatteri från europeiska råmaterial.

Två nya metoder

– Vid KTH ska vi undersöka kristallisation av nickel-, kobolt- och mangan-salter från metansulfonsyra (MSA) med två nya metoder baserade på eutektisk fryskristallisation och förträngningskristallisation. Arbetet kommer att engagera en doktorand och en postdoktor.

Andra grupper inom CICERO arbetar med att laka ut nickel, kobolt och mangan från råmaterialen och flera andra steg för att separera metallerna från de andra ämnena i råmaterialen och koncentrera dem. Kristallisationen kommer i slutet av denna process.

Kerstin Forsberg och hennes kollegors mål är att utveckla de nya kristallisationsteknikerna, som inte har studerats för dessa system tidigare och förstå hur man kan erhålla kristaller av mycket hög renhet som kan användas vid batteritillverkning.

Vad hoppas du att forskningen kan leda till på sikt?

– Ny värdefull kunskap både vad gäller dessa nya processer men även mer grundläggande kunskap samt examinerade studenter med mer kunskap inom batteriproduktion och återvinning. Det är mycket viktigt då arbetsmarknaden eftersöker denna kompetens.

Text och bild: Jon Lindhe

Eutektisk fryskristallisation och förträngningskristallisation

Eutektisk fryskristallisation är kristallisation strax under fryspunkten för vatten vid den temperatur där salt (som innehåller nickel, kobolt och mangan) och is kristalliserar samtidigt. Vid denna temperatur koncentrerar man lösningen kontinuerligt med avseende på salt genom att kristallisera vatten som is, vilket förbrukar mindre energi jämfört med att förånga vattnet.

Förträngningskristallisation är när man istället tillsätter ett andra lösningsmedel (antisolvent) som är fullt blandbart med den ursprungliga lösningen som i detta fall är en vattenlösning av MSA som innehåller joner av Ni, Co och Mn. Salter av Ni, Mn och Co är mindre lösliga i denna nya lösningsmedelsblandning vilket gör att lösningen blir övermättad när man tillsätter antisolvent och därmed kristalliserar ut. Ju mer antisolvent man tillsätter desto mer salt kristalliserar man ut. Typiskt kan man använda en alkohol som antisolvent för dessa system. Denna kan man sedan separera från syralösningen med destillation och därmed få tillbaka antisolvent och syralösning att använda igen i processen. Det går åt mindre energi att förånga en alkohol jämfört med att förånga vatten.