إعادة تدوير القطب الكهربائي – كفاءة عالية مع التفكيك بالموجات فوق الصوتية

يسمح التفكيك بالموجات فوق الصوتية للأقطاب الكهربائية باستعادة المواد النشطة مثل الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت وما إلى ذلك في غضون ثوان. وبالتالي ، فإن إزالة القطب الكهربائي بالموجات فوق الصوتية يجعل استعادة المواد القابلة لإعادة الاستخدام من البطاريات أسرع وأخضرا وأقل استهلاكا للطاقة بشكل ملحوظ. وقد أثبتت الأبحاث بالفعل أن التفكيك بالموجات فوق الصوتية يمكن أن يكون أسرع 100 مرة من تقنيات إعادة التدوير التقليدية.

تعمل الموجات فوق الصوتية على تحسين استعادة المواد النشطة من الأقطاب الكهربائية

يوفر تفكيك الأقطاب الكهربائية بالموجات فوق الصوتية نهجا سريعا وفعالا ومستداما لاستعادة المواد النشطة والرقائق المعدنية. هذه الأجزاء من القطب الكهربائي هي مواد قيمة ، والتي يمكن إعادة استخدامها لتصنيع بطاريات جديدة. التفكيك بالموجات فوق الصوتية ليس فقط أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من عمليات إعادة التدوير الهيدرولوراثية والمعدنية الحرارية ، بل إنها تنتج أيضا في مواد ذات نقاء أعلى.

مزايا إزالة القطب بالموجات فوق الصوتية

  • سريع (يكتمل في غضون ثوان)
  • سهل التنفيذ
  • قابلة للتكيف مع أحجام القطب الكهربائي
  • صديقة للبيئة
  • اقتصاديه
  • آمنة
"الموجات فوق الصوتية

الموجات فوق الصوتية القطب Delamination لإعادة تدوير البطارية

طلب معلومات





تستخدم الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة لاستعادة المواد النشطة من أقطاب البطارية. يجعل إزالة القطب الكهربائي بالموجات فوق الصوتية استعادة المواد القابلة لإعادة الاستخدام من البطاريات أسرع وأخضرا وأقل استهلاكا للطاقة بشكل ملحوظ.

معالج بالموجات فوق الصوتية مع sonotrode لتفكيك القطب الكهربائي. يجعل إزالة القطب الكهربائي بالموجات فوق الصوتية استعادة المواد القابلة لإعادة الاستخدام من البطاريات أسرع وأخضرا وأقل استهلاكا للطاقة بشكل ملحوظ.

إعادة تدوير البطارية: فصل القطب الكهربائي وإزالة اللمعان

تهدف إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون (LIB) إلى استعادة المواد القيمة. تحتوي الأقطاب الكهربائية على مواد ثمينة ونادرة مثل الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت وما إلى ذلك ، والتي يمكن استردادها بكفاءة باستخدام عملية إزالة مستمرة بالموجات فوق الصوتية. يمكن للمعالجات بالموجات فوق الصوتية المجهزة بمسبار (sonotrode) إنشاء سعات مكثفة. تنقل السعة الموجات فوق الصوتية إلى الوسط السائل (على سبيل المثال ، حمام المذيبات) ، حيث تنشأ فقاعات فراغ دقيقة بسبب دورات الضغط العالي / الضغط المنخفض بالتناوب. تنمو هذه الفقاعات الفراغية على مدى بضع دورات ، حتى تصل إلى حجم لا يمكنها فيه امتصاص أي طاقة أخرى. عند هذه النقطة، تنفجر الفقاعات بعنف. يولد انفجار الفقاعة محليا بيئة كثيفة الطاقة للغاية مع نفاثات سائلة تصل سرعتها إلى 280 م / ث ، واضطرابات شديدة ، ودرجات حرارة عالية جدا (حوالي 5000 كلفن) ، وضغوط (حوالي 2000 طن متري) وبالتالي فروق في درجة الحرارة والضغط.
هذه الظاهرة من انفجار الفقاعة المستحثة بالموجات فوق الصوتية معروفة بالتجويف الصوتي. تعمل تأثيرات التجويف الصوتي على إزالة الفيلم المركب للمواد الفعالة من جامع تيار الرقائق ، المطلي على كلا الجانبين بالفيلم المركب. تحتوي المادة الفعالة في الغالب على خليط من أكسيد المنغنيز الليثيوم (LMO) وأكسيد الكوبالت المنغنيز من الليثيوم (LiNiMnCoO2 أو NMC) بالإضافة إلى أسود الكربون كمادة مضافة موصلة.
تعتمد آلية التفكيك بالموجات فوق الصوتية على القوى الفيزيائية القادرة على كسر الروابط الجزيئية. نظرا لشدة الموجات فوق الصوتية للطاقة ، غالبا ما تكون المذيبات الأكثر اعتدالا كافية لإزالة طبقات المواد النشطة من الرقائق أو المجمع الحالي. وبالتالي ، فإن التفكيك بالموجات فوق الصوتية للقطب الكهربائي أسرع وصديق للبيئة وأقل استهلاكا للطاقة بشكل ملحوظ.

تعمل الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة على تحسين عملية إزالة الأقطاب الكهربائية بشكل كبير وتنتج مواد نشطة عالية الجودة ، والتي يمكن إعادة استخدامها لإنتاج بطاريات جديدة.

صور المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) التي تظهر التغيرات المورفولوجية للمادة النشطة للقطب الكهربائي عند التفكيك بالموجات فوق الصوتية. تم التقاط جميع الصور بتكبير 5000x وطاقة إثارة 10 كيلو فولت. أ) مادة الكاثود قبل التفكيك ، ب) المواد الفعالة للكاثود الرقائقي ، ج) مادة الأنود قبل التحلل و د) مادة الأنود الرقائقية.
(دراسة وصور: Lei et al., 2021)

تمزيق البطارية مقابل فصل القطب الكهربائي

لاستعادة المادة الفعالة ، تستخدم المذيبات المائية أو العضوية لإذابة الرقائق المعدنية و / أو رابط البوليمر و / أو المادة الفعالة. يؤثر تصميم العملية وتدفقها على النتيجة النهائية لاستعادة المواد بشكل كبير. تتضمن عملية إعادة تدوير البطارية التقليدية تمزيق وحدات البطارية. ومع ذلك ، يصعب فصل المكونات الممزقة إلى مكونات فردية. يتطلب معالجة معقدة من أجل الحصول على مواد نشطة / قيمة من الكتلة الممزقة. من أجل إعادة استخدام المواد الفعالة المستردة ، هناك حاجة إلى درجة معينة من النقاء. ينطوي استرداد المواد عالية النقاء من كتلة البطارية الممزقة على عمليات معقدة ومذيبات قاسية وبالتالي فهو مكلف. يستخدم الترشيح بالموجات فوق الصوتية بنجاح لتكثيف وتعزيز نتائج استعادة المواد النشطة من بطاريات الليثيوم أيون الممزقة.
كعملية بديلة للتمزيق التقليدي ، تم عرض فصل الأقطاب الكهربائية كعملية إعادة تدوير فعالة للبطارية يمكن أن تحسن بشكل كبير من نقاء المواد التي تم الحصول عليها. بالنسبة لعملية فصل القطب الكهربائي ، يتم تفكيك البطارية إلى مكوناتها الرئيسية. نظرا لأن الأقطاب الكهربائية تحتوي على أكبر حصة من المواد القيمة ، يتم فصل القطب الكهربائي ومعالجته كيميائيا لإذابة المواد الفعالة (الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت ...) من الرقائق المطلية أو المجمع الحالي. الموجات فوق الصوتية معروفة جيدا لآثارها الشديدة الناجمة عن التجويف الصوتي. تطبق القوى الصوتية الميكانيكية ما يكفي من التذبذب والقص لإزالة المواد الفعالة ، والتي يتم وضعها على الرقاقة. (يشبه هيكل الرقائق المطلية شطيرة ، والرقائق في الوسط وطبقة المواد الفعالة التي بنيت السطح الخارجي.)
من شأن فصل القطب الكهربائي أن يجعل خيارا أكثر قابلية للتطبيق من التقطيع ، عند استخدامه بالاقتران مع التفكيك المستقل ، مما يسمح بتيارات نفايات أنقى والاحتفاظ بقيمة أكبر في العرض

معالج بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT (2000 واط) لتفكيك أقطاب البطارية. التفكيك بالموجات فوق الصوتية هو وسيلة فعالة للغاية لاستعادة المواد الفعالة.

وultrasonicator UIP2000hdT هو معالج قوي بقوة 2000 واط لتفكيك الأقطاب الكهربائية مما يجعل إعادة تدوير البطارية أسرع وأكثر كفاءة وأكثر ملاءمة للبيئة.

طلب معلومات





Sonotrodes بالموجات فوق الصوتية ل Delamination القطب

تتوفر بسهولة سونوترودات خاصة توفر السعة المطلوبة لإزالة المواد الفعالة من رقائق القطب الكهربائي. مع انخفاض شدة التجويف الصوتي مع زيادة المسافة بين سونوترود والقطب الكهربائي ، فإن المسافة الموحدة باستمرار بين سونوترود والقطب الكهربائي مواتية. وهذا يعني أنه يجب تحريك ورقة القطب الكهربائي عن كثب تحت طرف sonotrode ، حيث تكون موجات الضغط قوية وكثافة التجويف عالية. مع sonotrodes الخاصة التي تقدم عرضا أوسع من مسبار الموجات فوق الصوتية الأسطواني القياسي ، تقدم Hielscher Ultrasonics حلا فعالا للتفكيك الموحد لألواح الأقطاب الكهربائية من السيارات الكهربائية. على سبيل المثال ، عادة ما يكون عرض الأقطاب الكهربائية المستخدمة في بطاريات السيارات الكهربائية ذات الخلايا الحقيبة (EV) حوالي 20 سم. ينقل sonotrode من نفس العرض التجويف الصوتي بشكل موحد على سطح القطب بالكامل. وبالتالي ، في غضون ثوان يتم إطلاق طبقات المواد الفعالة في المذيب ويمكن استخراجها وتنقيتها إلى مسحوق. يمكن إعادة استخدام هذا المسحوق لإنتاج بطاريات جديدة.
أفاد فريق البحث التابع لمعهد فاراداي في المملكة المتحدة أن إزالة طبقات المواد النشطة من قطب LIB يمكن أن تكتمل في أقل من 10 ثوان عندما يقع القطب مباشرة تحت سونوترود عالي الطاقة (1000 إلى 2000 واط ، على سبيل المثال. UIP1000hdT أو UIP2000hdT). أثناء المعالجة بالموجات فوق الصوتية ، يتم كسر الروابط اللاصقة بين المواد النشطة وجامعي التيار بحيث يمكن استرداد جامع التيار السليم والمواد الفعالة المسحوقة في خطوة تنقية لاحقة.

الموجات فوق الصوتية تكسر الروابط الجزيئية وتسهل استعادة المواد المحفزة أثناء إعادة تدوير البطارية.

صور تظهر تأثير الموجات فوق الصوتية على الجانب الخلفي من: أ) ورقة أنود بطارية ليثيوم أيون ، و ب) ورقة كاثود بطارية ليثيوم أيون. تم إزالة الأنود في محلول من 0.05 M حمض الستريك. تم إزالة الكاثود في محلول من 0.1 M NaOH. كان قطر سونوترود 20 مم ، مع كثافة طاقة 120 واط / سم 2 مطبقة لمدة 3 ثوان ، على بعد 2.5 مم من سونوترود. كان حجم العينة 3 سم × 3 سم.
(دراسة وصور: Lei et al., 2021)

الموجات فوق الصوتية لنزع سلاح القطب الكهربائي

تقوم Hielscher Ultrasonics بتصميم وتصنيع وتوزيع معالجات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء ، والتي تعمل في نطاق 20 كيلو هرتز. هيلشر الموجات فوق الصوتية’ الموجات فوق الصوتية الصناعية هي معالجات الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة التي يمكن أن توفر سعات عالية جدا للتطبيقات الصعبة. يمكن تشغيل سعات تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7. للحصول على سعات أعلى ، تتوفر sonotrodes بالموجات فوق الصوتية المخصصة. من أجل عملية التفكيك المستمرة للأقطاب الكهربائية ، تقدم Hielscher مجموعة من sonotrodes القياسية والمخصصة. يمكن تكييف حجم sonotrode مع حجم وعرض مادة القطب الكهربائي ، وبالتالي استهداف ظروف العملية المثلى للحصول على إنتاجية عالية واسترداد فائق.

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

يرجى استخدام النموذج أدناه لطلب معلومات إضافية حول المعالجات بالموجات فوق الصوتية والتطبيقات والسعر. سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك معك ونقدم لكم نظام الموجات فوق الصوتية تلبية الاحتياجات الخاصة بك!









يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.




الأدب / المراجع

يستعيد التفكيك بالموجات فوق الصوتية المواد النشطة في غضون ثوان من الأقطاب الكهربائية المستهلكة.

تظهر الصورة رقاقة نحاسية ، تمت إزالة طبقات من الجرافيت والمواد الفعالة منها في معالجة بالموجات فوق الصوتية لبضع ثوان. المكونات المستردة في محلول عالي النقاء والمجمع الحالي الذي تم الحصول عليه هو النحاس النقي.
(الصورة والدراسة: معهد فاراداي ، جامعة برمنغهام ، جامعة ليستر)


وتستخدم الموجات فوق الصوتية عالية القص المتجانسات في المختبر، مقاعد البدلاء أعلى، التجريبية والصناعية المعالجة.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.


الفوق صوتيات عالية الأداء! تغطي مجموعة منتجات Hielscher الطيف الكامل من المعمل المدمج فوق الصوتيات على وحدات أعلى مقاعد البدلاء إلى أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية الكاملة.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية من مختبر إلى حجم الصناعية.