Ekstraksi Litium Secara Selektif Dari Baterai NMC Bekas Dengan Metode Roasting Dan Pelindian Air

Dira Avista, Prof. Ir. Indra Perdana, S.T., M.T., Ph.D

2025 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Penggunaan baterai litium-ion, khususnya yang berbasis NMC, semakin meningkat seiring dengan berkembangnya teknologi energi terbarukan dan kendaraan listrik. Namun, masalah limbah baterai yang dihasilkan menjadi tantangan besar dalam pengelolaan lingkungan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk melakukan ekstraksi litium secara selektif dari katoda baterai NMC bekas menggunakan metode roasting dan pelindian air. Variasi yang dilakukan mencakup suhu pemanasan pada 650, 750, 850, dan 950°C, waktu roasting selama 1, 2, dan 3 jam, serta penambahan komposisi anoda sebesar 5, 10, 15, 20, 30, 40, dan 50%. Setelah proses roasting, pelindian air dilakukan dengan rasio 1g/50 ml air pada suhu kamar. Litium yang terekstrak dianalisi menggunakan ICP-MS. Kinetika dipelajari dengan mengamati konversi pada dua laju pemanasan (5 dan 10^oC/menit) dengan menggunakan DSC. Recovery litium optimum diperoleh pada suhu roasting 750°C, lama waktu 2 jam, dan penambahan anoda sebesar 50%, di mana litium berhasil diekstrak dengan nilai recovery sebesar 97,11?n selektivitas 100% terhadap logam litium. Model kinetika yang mendekati untuk proses pembentukan litium yang larut dalam air yaitu model kontraksi area (R2) dengan nilai tetapan pre-eksponensial Arrhenius <!--[if gte msEquation 12]>2,44×109<![endif]--><!--[if !msEquation]--> <!--[endif]-->dan nilai energi aktivasi 220 kJ/mol. Temuan ini menunjukkan efektivitas metode roasting dan pelindian air dalam ekstraksi litium dari limbah baterai NMC, serta memberikan kontribusi penting terhadap pengembangan teknologi daur ulang yang berkelanjutan. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan dalam upaya pengelolaan limbah baterai yang lebih ramah lingkungan dan efisien.

The utilisation of lithium-ion batteries, particularly those based on nickel manganese cobalt (NMC), has witnessed a significant increase in tandem with the advancement of renewable energy technologies and electric vehicles. However, the challenge posed by battery waste remains a considerable concern for environmental management. Therefore, this study aims to selectively extract lithium from spent NMC battery cathodes through roasting and aqueous leaching methods. The variations investigated include heating temperatures of 650, 750, 850, and 950°C, roasting durations of 1, 2, and 3 h, and the incorporation of anode compositions at proportions of 5, 10, 15, 20, 30, 40, and 50%. Following the roasting process, aqueous leaching was performed at a ratio of 1g of cathode material to 50 ml of water at ambient temperature. The extracted lithium was analysed using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS). Kinetic studies were conducted by observing conversion rates at two heating rates (5 and 10°C/min) employing Differential Scanning Calorimetry (DSC). The optimal lithium recovery was attained at a roasting temperature of 750°C, for a duration of 2 h, and with an anode addition of 50%, yielding a recovery rate of 97.11% and a selectivity of 100% towards lithium metal. The kinetic model that best describes the process of lithium dissolution in aqueous solution is the area contraction model (R2), exhibiting an Arrhenius pre-exponential factor of 2.44×10? and an activation energy of 220 kJ/mol. These findings underscore the efficacy of roasting and aqueous leaching methods in the extraction of lithium from NMC battery waste, significantly contributing to the advancement of sustainable recycling technologies. This research is anticipated to provide a valuable reference for the development of more environmentally friendly and efficient battery waste management strategies.

Kata Kunci : limbah baterai, baterai NMC, roasting baterai NMC, ekstraksi litium