การสังเคราะห์แมงกานีสไดออกไซด์จากแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนและแบตเตอรี่แอลคาไลน์ที่ผ่านการใช้งานแล้วสำหรับการใช้งานในแบตเตอรี่สังกะสีไอออน

Abstract

งานวิจัยนี้จะเน้นศึกษาการกู้คืนแมงกานีสที่อยู่ในผงอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ชนิดปฐมภูมิชนิดแบตเตอรี่แอลคาไลน์และแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนที่ใช้งานแล้ว ให้กลับมาใช้ใหม่โดยใช้วิธีการชะละลายด้วยกรด ซึ่งได้มีการปรับสภาวะในการชะละลาย ได้แก่ อุณหภูมิการชะละลาย (อุณหภูมิห้องและ 80 oC) สัดส่วนของแข็งต่อของเหลวโดยน้ำหนัก (1:20 – 1:5) ความเข้มข้นกรดซัลฟิวริก (0.5 M-10 M) และการเติมตัวรีดิวซ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการชะละลายแมงกานีส (ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และ โซเดียมซัลไฟด์) ผลของประสิทธิภาพการชะละลายแมงกานีสด้วยกรด (LE) พบว่ามีค่าอยู่ในช่วง 15-78 % ในกรณีของแบตเตอรี่แอลคาไลน์ และ 27-88 % ในกรณีของแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอน โดยค่า LE สูงที่สุดของแบตเตอรี่ทั้งสองชนิดคือ การชะละลายในสภาวะการเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ความเข้มข้น 0.6 M จากนั้นจะใช้สารละลายที่ได้จากการชะละลายด้วยกรดเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์แมงกานีสไดออกไซด์ด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มัลที่สภาวะต่างๆ พบว่าประสิทธิภาพของการกู้คืนแมงกานีสโดยรวม (OE) ในทุกสภาวะจะอยู่ในช่วง 8-85% และสภาวะการชะละลายจะส่งผลต่อเฟสและโครงสร้างจุลภาคของแมงกานีสไดออกไซด์ที่เตรียมได้ ซึ่งค่า OE สูงที่สุดจะได้จากการสังเคราะห์ด้วยโดยการใช้สารละลายที่ได้จากการชะละลายด้วยการใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นตัวรีดิวซ์ เติมแอมโมเนียมซัลเฟตและแอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟตที่อุณหภูมิ 140 oC เป็นเวลา 24 h ซึ่งได้แมงกานีสไดออกไซด์เฟส α-MnO2 เมื่อนำแมงกานีสไดออกไซด์จากการรีไซเคิลไปใช้ในขั้วแคโทดของแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเซลล์มาตรฐาน CR2025 พบว่าเฟสและโครงสร้างจุลภาคของแมงกานีสไดออกไซด์ส่งผลต่อความจุไฟฟ้าจำเพาะ โดยพบว่าแมงกานีสไดออกไซด์เฟส γα-MnO2 ที่รีไซเคิลจากแบตเตอรี่แอลคาไลน์จะให้ความจำจุไฟฟ้าจำเพาะสูงที่สุด