Pengaruh Perlakuan Panas dan Waktu Penggilingan Menggunakan Mesin Ball Mill pada Kualitas dan Kuantitas Black Mass dalam Proses Mekanik Daur Ulang Baterai Lithium Ion 18650
Yanditya Affan Almada, Ir. Muslim Mahardika, S.T., M.Eng., Ph.D., IPM., ASEAN.Eng.
2026 | Tesis | S2 Teknik Mesin
Pertumbuhan
kendaraan listrik (EV) dan sistem penyimpanan energi telah meningkatkan
penggunaan baterai Lithium-Ion (LIB). Dengan umur pakai rata-rata 8–10
tahun, diperkirakan pada tahun 2030 akan dihasilkan hingga 11 juta ton limbah
baterai Lithium-Ion. Limbah ini mengandung material berharga seperti
litium, kobalt, nikel, mangan, tembaga, aluminium, dan grafit, sekaligus
material berbahaya yang berpotensi mencemari lingkungan. Oleh karena itu, daur
ulang merupakan solusi penting tidak hanya untuk mengurangi dampak lingkungan,
tetapi juga untuk menjamin ketersediaan material kritis secara berkelanjutan.
Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh perlakuan panas dengan
temperatur (320, 400, 480) °C dan waktu ball milling (5, 10, 15) menit
terhadap kuantitas dan kualitas black mass dari baterai Lithium-Ion NMC
18650.
Salah
satu tahap utama dalam proses daur ulang mekanik adalah pemisahan black mass,
yaitu bubuk kaya logam hasil pelepasan material katoda dan anoda. Kualitas dan
kuantitas black mass sangat menentukan keberhasilan proses pemurnian
selanjutnya. Teknologi ball milling banyak digunakan untuk memisahkan
material aktif dari kolektor arus melalui mekanisme tumbukan dan gesekan, namun
efektivitasnya dipengaruhi parameter seperti waktu, kecepatan, dan rasio bola
terhadap serbuk. Perlakuan panas juga penting untuk melemahkan ikatan material
organik sehingga mempermudah pelepasan black mass.
Perlakuan panas dan waktu ball milling mempengaruhi peningkatan kualitas dan kuantitas black mass. Kondisi optimum diperoleh pada temperatur 480°C dan waktu ball milling 15 menit, dengan perolehan black mass sebesar 58% serta kandungan logam Li 4,27 wt.%, Ni 16,2 wt.%, Mn 8,97 wt.%, dan Co 6,69 wt.%, yang menunjukkan peningkatan proses liberasi material aktif dan kualitas black mass.
The growth of electric vehicles
(EVs) and energy storage systems has increased the use of Lithium-Ion batteries
(LIBs). With an average lifespan of 8–10 years, it is estimated that up to 11
million tons of Lithium-Ion battery waste will be generated by 2030. This waste
contains valuable materials such as lithium, cobalt, nickel, manganese, copper,
aluminum, and graphite, as well as hazardous materials that have the potential
to pollute the environment. Therefore, recycling is a crucial solution not only
to reduce environmental impact but also to ensure the sustainable availability
of critical materials. This study aims to analyze the effect of heat treatment
at temperatures (320, 400, 480) °C and ball milling times (5, 10, 15) minutes
on the quantity and quality of black mass from NMC 18650 Lithium-Ion batteries.
One of the key steps in the
mechanical recycling process is the separation of black mass, a metal-rich
powder resulting from the removal of cathode and anode materials. The quality
and quantity of black mass are crucial for the success of the subsequent refining
process. Ball milling technology is widely used to separate active materials
from current collectors through impact and friction mechanisms. However, its
effectiveness is influenced by parameters such as time, speed, and the
ball-to-powder ratio. Heat treatment is also important to weaken the bonds of
the organic material, facilitating the release of black mass.
Heat treatment and ball milling time
influenced the improvement of the quality and quantity of black mass. The
optimum condition was achieved at a heat treatment temperature of 480°C and a
ball milling time of 15 min, resulting in a black mass recovery of 58% with
metal contents of 4.27 wt.% Li, 16.2 wt.% Ni, 8.97 wt.% Mn, and 6.69 wt.% Co,
indicating enhanced active material liberation and improved black mass quality.
Kata Kunci : Baterai Lithium-Ion, Daur ulang mekanik, Daur ulang baterai, Black mass, Perlakuan panas, Ball milling, ICP-OES
