Vraag 20Lithium-ion-accu’s recyclen

In steeds meer elektrische voertuigen zitten lithium-ion-accu’s (LIA’s). Daardoor neemt ook het afval van afgedankte LIA’s toe. Afgedankte LIA’s moeten apart ingezameld worden. De elektrolytvloeistof bevat namelijk de stof LiPF , die 6 gemakkelijk reageert met water. Bij deze reactie ontstaan lithiu

De ingezamelde LIA’s kunnen worden gerecycled, om zo min mogelijk metalen verloren te laten gaan. Figuur 1 toont de samenstelling van een bepaald type LIA met aluminium behuizing. figuur 1 19% grafiet (negatieve elektrode) 33% actieve stof (positieve elektrode) 11% koper 18% aluminium 15% elektrolyt

Afgedankte LIA’s zijn vaak nog deels opgeladen. Voordat de LIA’s worden gerecycled, worden ze ontladen. Dit kan door ze in een oplossing van natriumchloride in water te leggen. Beide elektroden moeten contact maken met de oplossing.

Het Belgische bedrijf Umicore heeft een proces ontwikkeld om nikkel en kobalt terug te winnen uit LIA’s. Dit proces maakt gebruik van een oven met drie temperatuurzones (vereenvoudigd weergegeven in figuur 2). De LIA’s worden samen met zand, aluminiumoxide en ongebluste kalk van bovenaf in de oven g

Uitwerkbijlage

Deze vraag beantwoord je op de uitwerkbijlage. Print hem en vul hem in, of neem de figuur over op papier. Stuur daarna een foto van wat je hebt ingevuld.

Foto van je antwoord

Schreef je op papier? Maak een foto van de ingevulde uitwerkbijlage. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.

Hoe pak je dit aan?

Zoek in Binas-tabel 40a of ScienceData-tabel 8.1 het smeltpunt en het kookpunt van aluminium op.
Reken beide waarden om van graden Celsius naar kelvin en vul ze in de tabel in.
Met figuur 2 bepaal je de temperatuur in zone 2.
Vergelijk die temperatuur met het smeltpunt en het kookpunt om de fase te bepalen.

Hier verliezen leerlingen punten

Een vergeten omrekening naar kelvin kost punten, ook als de waarde in Celsius klopt.
Let goed op dat je het smeltpunt en het kookpunt niet door elkaar haalt bij het opzoeken.
Geef de fase met een korte reden erbij, zodat duidelijk is hoe je tot die conclusie komt.

Smeltpunt en kookpunt van stoffen opzoeken in Binas of ScienceDataOmrekenen van graden Celsius naar kelvinAggregatietoestanden bij een bepaalde temperatuur

Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.

Hulp nodig?

De vraag als tekst

In steeds meer elektrische voertuigen zitten lithium-ion-accu’s (LIA’s). Daardoor neemt ook het afval van afgedankte LIA’s toe. Afgedankte LIA’s moeten apart ingezameld worden. De elektrolytvloeistof bevat namelijk de stof LiPF , die 6 gemakkelijk reageert met water. Bij deze reactie ontstaan lithiumfluoride en de giftige stoffen waterstoffluoride ( HF ) en fosforylfluoride ( POF ). 3

De ingezamelde LIA’s kunnen worden gerecycled, om zo min mogelijk metalen verloren te laten gaan. Figuur 1 toont de samenstelling van een bepaald type LIA met aluminium behuizing. figuur 1 19% grafiet (negatieve elektrode) 33% actieve stof (positieve elektrode) 11% koper 18% aluminium 15% elektrolytvloeistof (inclusief behuizing) 4% plastics De positieve elektrode van dit type LIA bevat een actieve stof met lithium-ionen, nikkel-ionen, mangaan-ionen en kobalt-ionen. De verhoudingsformule kan als volgt worden genoteerd: LiNi Mn Co O . 0,80 0,10 0,10 2

Afgedankte LIA’s zijn vaak nog deels opgeladen. Voordat de LIA’s worden gerecycled, worden ze ontladen. Dit kan door ze in een oplossing van natriumchloride in water te leggen. Beide elektroden moeten contact maken met de oplossing.

Het Belgische bedrijf Umicore heeft een proces ontwikkeld om nikkel en kobalt terug te winnen uit LIA’s. Dit proces maakt gebruik van een oven met drie temperatuurzones (vereenvoudigd weergegeven in figuur 2). De LIA’s worden samen met zand, aluminiumoxide en ongebluste kalk van bovenaf in de oven gebracht. In elke zone vindt een ander onderdeel van het recyclingproces plaats. De gassen die in zone 1, 2 en 3 ontstaan, stijgen op en worden verzameld voor verdere reiniging. Gedurende het verblijf in de oven zakken vaste stoffen en vloeistoffen naar beneden en komen ze in een steeds hetere omgeving. figuur 2 30-50% LIA’s toevoer lucht afvoer zand met extra O gassen 2 aluminiumoxide ongebluste kalk zone 1 T < 300 °C { (elektrolyt verdampt) zone 2 T ≈ 700 °C { (plastics ontleden) zone 3 { T = 1200 -1400 °C (behuizing reageert) afvoer vaste stoffen en gesmolten metalen Op de uitwerkbijlage staat een tabel over aluminium.

Vul de vier ontbrekende gegevens aan in de tabel op de uitwerkbijlage en geef aan in welke fase de stof aluminium zich bevindt in zone 2. Gebruik figuur 2 en Binas-tabel 40a of ScienceData-tabel 8.1.