PEMUNGUTAN LITIUM DARI BATERAI LFP BEKAS DENGAN METODE PIRO-HIDROMETALURGI

Widianti Densiana, Prof. Ir. Indra Perdana, S.T., M.T., Ph.D. ; Ir. Maulana Gilar Nugraha, S.T., M.Eng., Ph.D.

2025 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Peningkatan penggunaan baterai lithium iron phosphate (LiFePO?) pada kendaraan listrik mendorong perlunya pengembangan teknologi daur ulang yang efisien dan ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji proses pemulihan litium dari black mass baterai LFP melalui metode Piro-hidrometalurgi dengan penambahan aditif amonium sulfat ((NH?)?SO?). Proses dilakukan melalui tahapan roasting dan pelindian air, dengan memvariasikan suhu, laju pemanasan, dan rasio massa reagen terhadap black mass LiFePO?. Karakterisasi menggunakan XRD menunjukkan terbentuknya senyawa antara LiNH?SO? serta senyawa litium larut seperti Li?SO?. Nilai pemulihan litium tertinggi sebesar 98,9% diperoleh pada suhu 450°C, laju pemanasan 5°C/menit, dan rasio massa 1:0,6 (w/w). Akan tetapi, peningkatan pemulihan besi pada kondisi ekstrem menunjukkan terjadinya pelarutan tak selektif yang dapat mengganggu efisiensi pemurnian litium. Analisis kinetika menggunakan pendekatan model Avrami A3 dan metode numerik Runge-Kutta menunjukkan bahwa reaksi berlangsung dengan mekanisme nukleasi dan pertumbuhan kristalin. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa proses roasting berbasis amonium sulfat efektif dalam mendekomposisi fasa LiFePO? menjadi bentuk litium larut, meskipun selektivitas terhadap litium masih perlu ditingkatkan untuk penerapan skala industri.

The increasing use of lithium iron phosphate (LiFePO?) batteries in electric vehicles has driven the demand for efficient and environmentally friendly recycling technologies. This study investigates lithium recovery from LFP battery black mass through a pyro-hydrometallurgical method using ammonium sulfate ((NH?)?SO?) as an additive. The process involves roasting followed by water leaching, with variations in temperature, heating rate, and the mass ratio of reagent to LiFePO? black mass. XRD characterization revealed the formation of intermediate LiNH?SO? and soluble lithium compounds such as Li?SO?. The highest lithium recovery of 98.9% was achieved at 450°C, a heating rate of 5°C/min, and a mass ratio of 1:0.6 (w/w). However, higher iron recovery under extreme conditions indicated non-selective dissolution, which could hinder lithium purification efficiency. Kinetic analysis using the Avrami A3 model and numerical Runge-Kutta method demonstrated that the reaction follows a mechanism controlled by nucleation and crystal growth. These findings suggest that ammonium sulfate-based roasting is effective in decomposing the LiFePO? phase into soluble lithium forms, although lithium selectivity still requires improvement for industrial-scale applications.

Kata Kunci : lithium iron phosphate, daur ulang baterai, pemanggangan, amonium sulfat.