Urban mining of Co3O4 spinel from spent lithium-ion batteries

Cobalt is essential to industrial growth, and a low-carbon economy. It is crucial to the production of lithium-ion batteries and national security. Other industrial applications are: superalloys, catalysts, hard metals, ceramics, or magnets. In particular, 5.3% cobalt demand was used in the ceramic sector in 2024, accounting for almost 12 kt. The European Union (EU) relies on imports of refined cobalt, especially from China and the Democratic Republic of the Congo. To ensure strategic autonomy, the EU aims to increase cobalt processing and recycling. This study focuses on the optimization of the leaching process to recover cobalt from spent LIBs with high efficiency and purity for sustainable use. Sulphuric, citric, and nitric acids were selected for the study, varying the concentration of the dissolution, reaction time and temperature, and the solid-to-liquid ratio. The best results were obtained using a 2 M HNO 3 solution with 4 vol.% H 2 O 2 and a 1:50 solid-to-liquid ratio, working at a temperature of 85 °C for 60 min. The applicability of the recovered cobalt oxide was assessed by its use in the synthesis of a ceramic blue pigment. El cobalto es esencial para el crecimiento industrial y una economía baja en emisiones de carbono. Es crucial en la producción de baterías ion-litio y para la seguridad nacional. Otras aplicaciones industriales son: superaleaciones, catalizadores, metales duros, cerámica o imanes. En particular, el 5,3% de la demanda de cobalto se utilizó en el sector cerámico en 2024, lo que supone casi 12 kt. La Unión Europea (UE) depende de las importaciones de cobalto refinado, especialmente de China y la República Democrática del Congo. Para garantizar su autonomía estratégica, la UE pretende aumentar el procesado y reciclado de cobalto. Este estudio se centra en la optimización del proceso de lixiviación para recuperar cobalto de baterías ion-litio usadas con elevada pureza para un uso sostenible. Para el estudio se seleccionaron ácido sulfúrico, cítrico y nítrico, variando la concentración de la disolución, tiempo y temperatura de reacción y la relación sólido-líquido. Los mejores resultados se obtuvieron utilizando una disolución de HNO 3 2M con 4 vol.% H 2 O 2 y una relación sólido-líquido 1:50, trabajando a una temperatura de 85 °C durante 60 min. La aplicabilidad del óxido de cobalto recuperado se evaluó mediante su uso en la síntesis de un pigmento cerámico azul.