Life Cycle Assessment of lithium-ion battery recycling processes
No Thumbnail Available
Files
Niiranen_Kaapo_2024.pdf (401.93 KB) (opens in new window)
Aalto login required (access for Aalto Staff only).
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemiantekniikan korkeakoulu |
Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2024-05-21
Department
Major/Subject
Kemian tekniikka ja prosessit
Mcode
CHEM3050
Degree programme
Kemiantekniikan kandidaattiohjelma
Language
en
Pages
24
Series
Abstract
Life cycle assessment (LCA) studies on lithium-ion battery (LIB) recycling processes is a critical and necessary field of study in the near future. LIBs contain toxic chemical that can harm our environment if they are not treated correctly. LCA on LIB recycling processes is necessary so that ecological and effective LIB recycling processes can be developed. This bachelor’s thesis gives an overview of LCA studies on LIB recycling processes by preforming a literature review of LCA articles on LIB recycling processes published between years 2013 and 2023. The articles were collected from two widely used scientific article databases (Scopus and Web of Science). The articles had to be published between 2013 and 2023, they had to focus specifically on LIB recycling processes and they had to be LCA studies. In total ten suitable articles were found and reviewed in this thesis. The study's results found that the number of LCA articles on LIB recycling processes has increased in the past ten years. Hydrometallurgical recycling processes were the most studied process type. The study’s results also found that the characteristics of reviewed LCA articles differed considerably from each other. Especially the functional units, which are a key factor in comparing LCA studies' results, differed significantly, which can make the comparison of LCA studies on LIB recycling difficult.Litiumioniparistojen kierrätysprosessien tarkastelu elinkaarianalyysin keinoin on tärkeä ja kriittinen osa tulevaisuuden kiertotaloutta ja ympäristöystävällisyyttä edistäviä toimia. Teknologinen kehitys ja sähköistyminen ovat lisänneet akkujen, ja erityisesti litiumioniakkujen, käyttöä ja tuotantoa, minkä takia myös akkujen kierrättäminen ja uudelleen käyttäminen on noussut keskusteluun. Litiumioniparistot sisältävät myrkyllisiä kemikaaleja, jotka voivat saastuttaa esimerkiksi vesistöjä ja maaperää. Litiumioniparistojen kierrätysprosessit ja niiden elinkaaritarkastelu on tärkeää, jotta myrkylliset litiumioniparistot saadaan kierrätettyä ekologisesti ja kannattavasti, eivätkä niiden sisältämät myrkyt pääse vaikuttamaan luontoon. Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan kirjallisuuskatsauksen avulla litiumioniparistojen kierrätysprosessien elinkaarianalyysejä. Työn tutkiva osa keskittyy litiumioni paristojen kierrätysprosesseista tehtyjen elinkaarianalyysitutkimusten arviointiin case-studyn avulla, ja sen tavoitteena on antaa yleiskuva litiumioniparistojen kierrätysprosessien elinkaarianalyysitutkimuksista viimeisten vuosien ajalta. Aineistot tutkimukseen kerättiin kahdesta yleisesti käytetystä tieteellisten artikkelien tietokannasta (Scopus ja Web of Science). Aineistojen tuli olla tieteellisiä artikkeleita, julkaistu vuosien 2013 ja 2023 välillä ja niiden tuli keskittyä erityisesti litiumioniparistojen kierrätysprosessien elinkaarianalyysiin. Kierrätyskeskeisyyden takia artikkelit, jotka käsittelivät pariston koko elinkaarta, päätettiin jättää tarkastelun ulkopuolelle. Tehtyjen rajausten jälkeen tarkasteltavaksi tutkimuksessa jäi 10 artikkelia. Tutkimuksen tuloksista selvisi, että litiumioniparistojen elinkaarianalyysitutkimusten määrä on noussut merkittävästi vuosien 2013 ja 2023 välillä. Suurin osa tutkimuksista keskittyi hydrometallurgisten kierrätysprosessien tutkimiseen, kun taas pyrometallurgiset ja suorat kierrätysprosessit jäivät pienempään valoon. Tutkimuksessa havaittiin myös, että litiumioniparistojen kierrätysprosessien elinkaaritutkimusten tulosten vertailu keskenään on haastavaa. Tämä johtuu erityisesti suuresti eroavista toiminnallisista yksiköistä, käytetyistä ohjelmistoista ja tietopankeista, sekä akkujen kemiallisista eroavaisuuksista. Litiumioniparistojen kierrätysprosessien elinkaaritutkimusten määrä on kasvanut viimevuosien aikana merkittävästi. Kuitenkin tutkimukset ovat keskenään hyvin erilaisia ja tutkimusten erilaiset parametrit tekevät niiden vertailusta haastavaa. Tutkimusten vertailua voitaisiin helpottaa esimerkiksi määrittämällä toiminnallinen yksikkö, jota kaikki litiumioniparistojen kierrätysprosessien elinkaaritutkimukset käyttäisivät. Hydrometallurgiset kierrätysprosessit ovat nousseet tutkituimmaksi litiumioniparistojen kierrätysprosessityypiksi ja tällä hetkellä niitä pidetäänkin parhaimpina ja käytettävimpinä kierrätysprosesseina litiumioniparistoille niiden suhteellisen pienen energiankulutuksen ja hyvän saantoprosentin takia. Kuitenkin myös pyrometallurgisten ja suorien kierrätysprosessien tutkimusta tulisi jatkaa, koska ne tarjoavat hyvän ja kilpailukykyisen vaihtoehdon hydrometallurgisten prosessien ongelmille, kuten esimerkiksi nopeamman prosessointiajan ja pienemmän jätevesihaitan.Description
Supervisor
Aromaa, JariThesis advisor
Araya Gómez, NataliaKeywords
litiumioniparisto, elinkaarianalyysi, kierrätysprosessit, hydrometallurgia, pyrometallurgia