Formação e Caracterização de Eletrodepósitos de Cobre, Cobalto-cobre e Multicamadas Cobalto-cobre a Partir de Baterrias Íon-li Exauridas

摘要

Neste trabalho foram estudados os processos de formação e caracterização de eletrodepósitos de cobre, Co-Cu e multicamadas Co-Cu, a partir da reciclagem de baterias exauridas de íon-Li. Para a eletrodeposição de cobre, a eficiência de carga máxima é obtida na faixa de 3,0 a 5,0 C cm-2, com cerca de 98,0% em valores de pH = 2,0 e 4,5. Pelas medidas de MECQ para o cobre, ocorre um mecanismo simultâneo entre a deposição direta e a redução a partir de Cu+. Em ambas as condições de pH, a presença do Cu2O é originada pela alcalinização da interface eletrodo/solução. O circuito equivalente do sistema, obtido por EIE resultou em Rs(RpQ)W. A presença do elemento difusional W é relativo à difusão dos íons H+ da solução para os poros do eletrodepósito. O elemento de fase constante está associado com a heterogeneidade da superfície. As medidas de MEV resultaram em regiões de micro e macroporosidade. Na análise por EDX observa-se que a superfície é composta majoritariamente por cobre. Medidas de DRX em pH = 2,0 e 4,5 resultaram nas direções [111] e [200], características da estrutura CFC de cobre metálico, com a presença da direção [002] relativa a Cu2O. Com o aumento da densidade de carga, ocorre uma diminuição da intensidade relativa aos picos de cobre metálico e a detecção da direção [110], também relativa a Cu2O. A eletrodeposição de Co-Cu resultou em um mecanismo de deposição de Co com formação de Co(OH)2 e cobre com a presença de Cu+. O circuito equivalente obtido foi Rs(RpQ)W, com W referente á difusão de íons H+ da solução para a interface metal/eletrodo. A caracterização por MEV resultou em eletrodepósitos microporosos em pH = 2,7 e com microporosidade e crescimento perpendicular ao substrato em pH = 5,4. Pela técnica de EDX, observou-se uma quantidade de Co e Cu cerca de 2 vezes maior na superfície em pH = 2,7 do que em pH = 5,4. As direções cristalográficas obtidas por DRX indicam tanto ao cobre quanto ao cobalto preferencialmente na estrutura CFC. As multicamadas Co-Cu foram estudadas em diferentes substratos (Al, Pt e CV). Medidas de EIE apresentaram um indutor L no circuito equivalente Rs(RpQ)L, relacionado com a dissolução do depósito de cobalto. Medidas de MEV, EDX e DRX mostraram que em pH = 2,7 os eletrodepósitos ocorrem preferencialmente por crescimento 2D com maior recobrimento do substrato e em pH = 5,4 um crescimento simultâneo 2D e 3D, com regiões de micro e macroporosidade, e que os depósitos são formados majoritariamente por Co e Cu, sendo detectado o substrato de Al. Tanto o cobre quanto o cobalto são depositados preferencialmente na estrutura CFC.Palavras chaves: baterias íon-Li, cobalto, cobre