Ultrasəs litium-ion batareyalarının təkrar emalını daha səmərəli edir

Litium Li-ion batareyaları kimi yüksək məhsuldarlıqlı batareyaların tərkibində olan nadir və çox qiymətli materialdır. Litium Li-ion batareyalarının təkrar emalı zamanı bərpa edilən ən qiymətli materialdır, lakin kobalt, manqan, nikel, mis və alüminium kimi digər minerallar və metallar da bərpa üçün qiymətli metallardır. Yüksək intensivlikli ultrasəs emalı işlənmiş batareyalardan qiymətli mineralları və metalları çıxarmaq, ayırmaq və həll etmək üçün yüksək kəsmə qüvvəli qarışdırma və yuyub həll etmə üsulu kimi istifadə olunur. Ultrasəs emalı üsulu yüksək effektivliyə malikdir, enerji baxımından səmərəlidir və tam kommersiya miqyaslı təkrar emal müəssisələrində quraşdırılması üçün asanlıqla əldə edilə bilər.

İcmal: Li-ion batareyalarının təkrar emalı prosesi

İşlənmiş Li-ion batareyalarından qiymətli metalların və materialların təkrar emalı prosesi adətən bir neçə mərhələdən ibarətdir. Ümumi icmal belədir:

1. Toplama və çeşidləmə: İşlənmiş Li-ion batareyaları toplanır və növlərinə və kimyəvi tərkiblərinə görə çeşidlənir.
2. Sökülmə: Əvvəlcə batareyanın plastik örtüyü parçalanaraq çıxarılır. Daha sonra örtüksüz batareya reaktiv, partlayıcı maddələri neytrallaşdırmaq üçün maye azota yerləşdirilir. Bu mərhələ bütün saxlanılan enerjinin qəfil ayrılmasının və bununla əlaqəli sonrakı alışma və partlayışın qarşısının alınmasını təmin edir. Sonra batareyalar katod, anod, elektrolit və korpus kimi müxtəlif komponentləri ayırmaq üçün sökülür.
3. Xırdalama: Sökülmüş batareyalar sonrakı proseslər üçün səth sahəsini artırmaq məqsədilə daha kiçik hissələrə xırdalanır.
4. Elektrod təbəqələrinin ayrılması: Metalların çıxarılması emalından əvvəl ayrılmış elektrodlar, yəni katod və anod, daha da sökülməlidir. Katod materialı adətən bir bağlayıcı, çox vaxt poliviniliden flüorid (PVDF) və ya politetraflüoretilen (PTFE) vasitəsilə alüminium folqaya yapışdırıldığı üçün katodu və alüminium folqanı bir-birindən ayırmaq çətin işdir.
5. Kimyəvi emal: Xırdalanmış batareya komponentləri müxtəlif materialları həll etmək və ayırmaq üçün müxtəlif kimyəvi emallardan keçirilir. Buraya litium, kobalt, nikel və mis kimi qiymətli metalları çıxarmaq üçün turşu və ya digər həlledicilərlə yuyub həll etmə daxil ola bilər.
6. Bərpa və təmizləmə: Həll olmuş metallar daha sonra çökdürmə, həlledici ilə ekstraksiya və ya elektrokimyəvi üsullar kimi proseslərlə məhluldan bərpa edilir. Bu mərhələlər qiymətli metalları təmizləməyə və qatılaşdırmağa kömək edir.

Ultrasəs emalı ilə qiymətli metalların bərpasının yaxşılaşdırılması

Güclü ultrasəs reaksiyaları intensivləşdirməklə elektrod təbəqələrinin ayrılması və qiymətli metalların və materialların yuyub həll edilməsi mərhələlərini yaxşılaşdıra, bununla da bərpa prosesini əhəmiyyətli dərəcədə daha səmərəli edə bilər. Ultrasəs emalı maye mühitdə mexaniki rəqslər və akustik kavitasiya yaratmaq üçün yüksək intensivlikli ultrasəs dalğalarından istifadə edən üsuldur. Ultrasəs emalının güclü qüvvələri işlənmiş Li-ion batareyalarından qiymətli metalların təkrar emalı prosesini bir neçə yolla yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur:
 

1. Parçalanma: Ultrasəs emalı xırdalanmış batareya materiallarını parçalayaraq daha kiçik hissəciklər yaradır. Daha kiçik hissəciklər daha böyük səth sahəsi təmin edir, bu isə kimyəvi yuyub həll etməni daha effektiv edir və qiymətli metalların sərbəstləşməsinə kömək edir.
2. Yuyub həll etmənin yaxşılaşdırılması: Yuyub həll etmə proseslərində ultrasəs emalının tətbiqi bərk material ilə yuyub həll etmə məhlulu arasındakı təması yaxşılaşdıraraq metalların çıxarılmasının səmərəliliyini artıra bilər. Ultrasəslə yuyub həll etmə metalların çıxarılmasını təşviq edir və kobalt, manqan, nikel, mis və alüminium kimi bərpa edilən metalların və mineralların çıxımını artırır.
3. Elektrod təbəqələrinin ayrılmasının yaxşılaşdırılması: Batareyaların təkrar emalı zamanı elektrod təbəqələrinin ayrılmasının məqsədi elektrodlar, elektrolitlər və separatorlar kimi müxtəlif komponentləri ayırmaqdır ki, onlar sonradan ayrıca emal oluna və ya təkrar emal edilə bilsin. Ultrasəs emalı örtüklərin elektroddan qopmasına və çıxarılmasına kömək edir. Sonomexaniki qüvvələr elektrodların təbəqələrinin səmərəli ayrılmasını təşviq edir.
4. Reaksiyaların sürətləndirilməsi: Ultrasəs emalı daha sürətli və daha hərtərəfli qarışdırmanı təşviq edir, bu isə metalların bərpası və təmizlənməsi mərhələlərində kimyəvi reaksiyaları sürətləndirə bilər.
5. Enerji sərfiyyatının azaldılması: Ultrasəs emalı prosesin səmərəliliyini artıraraq işlənmiş batareyalardan metalların bərpası üçün tələb olunan vaxtı və enerjini azalda bilər.

 
Ultrasəs emalı təkrar emal prosesindəki müxtəlif mərhələlərin effektivliyini və səmərəliliyini artırmaqla işlənmiş Li-ion batareyalarından qiymətli metalların və materialların təkrar emalı prosesinin yaxşılaşdırılmasında faydalı rol oynaya bilər.
Metalların ultrasəslə yuyub həll edilməsi və elektrod təbəqələrinin ayrılması mərhələləri ayrı-ayrı təkrar emal proseslərinə uyğunlaşdırıla bilər. Bu proseslər Li-ion batareyalarının təkrar emalı üzrə ixtisaslaşmış şirkətlər öz proseslərini ən yüksək səmərəliliyə çatmaq üçün inkişaf etdirdikcə və dəyişdirdikcə fərqlənə bilər.

Katodun ayrılması üçün ultrasəs kavitasiyası

Ultrasəs emalı akustik kavitasiyanın təsiri ilə katod materiallarını alüminium folqadan ayırır. Akustik və ya ultrasəs kavitasiyası lokal olaraq yaranan yüksək təzyiqlər, yüksək temperaturlar və onların sonrakı enmələri ilə səciyyələnir; bunlar müvafiq təzyiq və temperatur fərqlərinə, eləcə də intensiv mikroturbulentliyə və yüksək kəsmə qüvvəli mikroşırnaqlara səbəb olur. Bu kavitasiya qüvvələri səth sərhədlərinə təsir edir, kütlə ötürülməsini təşviq edir və eroziyaya səbəb olur. Kimyəvi, fiziki, istilik və mexaniki xarakterli belə intensiv qüvvələr yaradan ultrasəs kavitasiyası litium-ion batareyalarında katodu cərəyan kollektoruna / alüminium folqaya bərkitmək üçün istifadə olunan üzvi bağlayıcının strukturunu parçalamaq üçün tələb olunan qarışdırmanı və kütlə ötürülməsini təmin edir.
Təkcə qarışdırma kimi mexaniki təsir katod materialını alüminium folqadan effektiv şəkildə ayırmaq üçün kifayət etmədiyi halda, yüksək intensivlikli ultrasəs emalı katod materialını cərəyan kollektorlarından tamamilə çıxarmaq üçün tələb olunan sonokimyəvi və sonomexaniki enerjini təmin edir. Mexaniki qarışdırmadan fərqli olaraq, ultrasəs kavitasiyası intensiv turbulentlik, lokal yüksək temperatur və təzyiqlər, eləcə də qarışdırma, axın və maye şırnaqları yaradır. Bunlar katodu Al folqaya birləşdirən bağlayıcını, məsələn, PVDF və ya PTFE-ni parçalayır və həm katodun, həm də Al folqanın səthini eroziyaya uğradır. Beləliklə, iki material arasındakı bağlayıcı lazımi şəkildə parçalanır və katod ilə alüminium folqa effektiv şəkildə ayrılır.
Məsələn, 70°C temperaturda həlledici kimi N-metil-2-pirrolidondan (NMP) istifadə edildikdə ultrasəslə ayırma katodun çıxarılmasında 99% yüksək səmərəlilik təmin edir (240 W ultrasəs gücü və 90 min ultrasəs emalı müddəti). Katodun ultrasəslə ayrılması materialı bərabər şəkildə dispersləşdirdiyi və daha iri aqreqatların yaranmasının qarşısını aldığı üçün sonrakı metalların yuyub həll edilməsi prosesi asanlaşır.
Aktiv materialları və cərəyan kollektoru folqalarını bərpa etmək üçün elektrod təbəqələrinin ultrasəslə ayrılması haqqında daha ətraflı oxuyun!

Mineralların ultrasəslə yuyub həll edilməsi

Yuxarıda təsvir olunan ultrasəs kavitasiyası təsirləri işlənmiş batareyalardan metalların yuyub həll edilməsini də təşviq edir. Yüksək intensivlikli ultrasəs emalı təkcə batareyaların təkrar emalında mineralların bərpası üçün deyil, həm də hidrometallurgiyada və qiymətli filizlərin (məsələn, mədən tullantılarının) yuyub həll edilməsində tez-tez istifadə olunur. Lokal yüksək temperaturlar, təzyiqlər və kəsmə qüvvələri metalların yuyub həll edilməsini intensivləşdirir və bu prosesin səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Kavitasiyanın qaynar nöqtələrində lokal olaraq 1000 K-ə qədər çox yüksək temperaturlar yaransa da, ümumi yuyub həll etmə şəraiti yalnız təxminən 50–60°C mülayim temperatur tələb edir. Bu, metalların ultrasəslə bərpasını enerji baxımından səmərəli və qənaətli edir.
İşlənmiş Li-ion batareyalarından mineralların ultrasəslə yuyub həll edilməsi yüksək bərpa göstəriciləri və səmərəliliklə səciyyələnir. Məsələn, katoddan mineralların ultrasəslə bərpası zamanı hidrogen peroksidin (H2O2) iştirakı ilə sulfat turşusu (H2SO4) yuyub həll etmə reagenti kimi uğurla istifadə edilmişdir. Sulfat turşusu ilə ultrasəslə yuyub həll etmə nəticəsində müvafiq olaraq kobalt üçün 94,63%, litium üçün isə 98,62% bərpa göstəriciləri əldə edilmişdir.
Üzvi limon turşusu (C6H8O7·H2O) ilə ultrasəslə yuyub həll etmə mis və litiumun çox yüksək bərpa göstəricilərini təmin edir: işlənmiş Li-ion batareyalarından misin 96%-i və litiumun təxminən 100%-i əldə edilir.

Sadə və təhlükəsiz: texniki mümkünlük sınaqlarından sənaye təkrar emalına qədər ultrasəs prosesinin miqyasının artırılması

Li-ion batareyalarının təkrar emalı üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs avadanlığı masaüstü, pilot və sənaye qurğularında quraşdırılması üçün asanlıqla əldə edilə bilər. Katodun ultrasəslə ayrılması və işlənmiş batareyalardan mineralların ultrasəslə yuyub həll edilməsi artıq oturuşmuş proseslər olduğundan, ilk sınaqlardan başlayaraq konkret proses tələblərinizə uyğun optimallaşdırmaya və tam sənaye miqyaslı ultrasəslə ayırma və/və ya yuyub həll etmə sisteminin quraşdırılmasına qədər olan proses sürətli və sadədir.
Batareyaların dayanıqlı təkrar emalı və şəhər mədənçiliyi üçün ultrasəslə yuyub həll etmənin üstünlükləri haqqında daha ətraflı oxuyun!

Batareyaların təkrar emalı üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazları

Hielscher Ultrasonics istənilən ölçüdə və məhsuldarlıqda yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazları təchiz edir. UIP16000 (16kW) ilə Hielscher dünyanın ən güclü ultrasəs prosessorunu istehsal edir. UIP16000 və bütün digər sənaye ultrasəs sistemləri tələb olunan emal məhsuldarlığına çatmaq üçün asanlıqla klasterlər şəklində birləşdirilə bilər. Bütün Hielscher ultrasəs cihazları tam yük altında və ağır şəraitdə 24/7 işləmək üçün hazırlanmışdır.
Hielscher Ultrasonics şirkətinin sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitudalar təmin edə bilər. 200µm-ə qədər amplitudalarda 24/7 rejimində fasiləsiz işləmək asanlıqla mümkündür. Daha da yüksək amplitudalar üçün xüsusi hazırlanmış ultrasəs sonotrodları mövcuddur.

İstənilən həcm üçün ultrasəs zondları və sonoreaktorlar

Hielscher Ultrasonics məhsul çeşidi yığcam laboratoriya ultrasəs cihazlarından masaüstü və pilot sistemlərə, saatda yük maşınları dolusu materialı emal etmək gücünə malik tam sənaye miqyaslı ultrasəs prosessorlarına qədər ultrasəs prosessorlarının bütün spektrini əhatə edir. Tam məhsul çeşidi bizə tətbiqinizə, emal məhsuldarlığınıza və istehsal hədəflərinizə ən uyğun ultrasəs avadanlığını təklif etməyə imkan verir.

Optimal nəticələr üçün dəqiq idarə olunan amplitudalar

Bütün Hielscher ultrasəs prosessorları dəqiq idarə oluna bilir və bunun sayəsində tədqiqat və inkişafda, eləcə də istehsalda etibarlı iş vasitələridir. Amplituda sonokimyəvi və sonomexaniki yolla yaradılan reaksiyaların səmərəliliyinə və effektivliyinə təsir edən mühüm proses parametrlərindən biridir. Hielscher Ultrasonics şirkətinin bütün prosessorları amplitudanın dəqiq təyin edilməsinə imkan verir. Sonotrodlar və amplituda gücləndirici buynuzlar amplitudanı daha da geniş diapazonda dəyişməyə imkan verən aksesuarlardır. Hielscher şirkətinin sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitudalar və mürəkkəb tətbiqlər üçün tələb olunan ultrasəs intensivliyini təmin edə bilər. 200µm-ə qədər amplitudalarda 24/7 rejimində fasiləsiz işləmək asanlıqla mümkündür.
Amplitudanın dəqiq təyin edilməsi və ultrasəs prosesinin parametrlərinin ağıllı proqram təminatı vasitəsilə daimi izlənməsi sizə ən effektiv ultrasəs şəraitində katodu alüminium folqadan ayırmaq, eləcə də işlənmiş Li-ion batareyalarından mineralları və metalları yuyub həll etmək imkanı verir. Li-ion batareyalarının ən səmərəli təkrar emalı üçün optimal ultrasəs emalı!
Hielscher ultrasəs cihazlarının möhkəmliyi yüksək yük altında və ağır şəraitdə 24/7 işləməyə imkan verir. Bu, Hielscher ultrasəs cihazlarını təkrar emal prosesinizin tələblərinə cavab verən etibarlı iş vasitəsinə çevirir.

Ən yüksək keyfiyyət – Almaniyada layihələndirilir və istehsal olunur

Ailəyə məxsus və ailə tərəfindən idarə olunan müəssisə kimi Hielscher öz ultrasəs prosessorları üçün ən yüksək keyfiyyət standartlarını prioritet hesab edir. Bütün ultrasəs cihazları Almaniyada, Berlin yaxınlığındakı Teltow şəhərində yerləşən baş qərargahımızda layihələndirilir, istehsal olunur və hərtərəfli sınaqdan keçirilir. Hielscher ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi və etibarlılığı onu istehsalınızda etibarlı iş vasitəsinə çevirir. Tam yük altında və ağır şəraitdə 24/7 işləmək Hielscher şirkətinin yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs zondlarının və reaktorlarının təbii xüsusiyyətidir.

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal məhsuldarlığı barədə təsəvvür yaradır:

Bilməyə dəyər faktlar

Litium-ion batareyaları nədir?

Litium-ion batareyası, həmçinin Li-ion batareyası adlandırılan batareya, təkrar doldurulan batareya növüdür. Qurğuşun və nikel əsaslı batareyalarla müqayisədə litium-ion qurğuları katoddan, anoddan və keçirici kimi elektrolitdən istifadə edir.
Bütün batareyalar kimi Li-ion batareyaları da kimyəvi enerjini saxlayır; bu enerji daha sonra enerji təchizatı üçün statik elektrik yükü təmin etmək məqsədilə elektrik enerjisinə çevrilir.
Litium-ion batareyaları adətən noutbuklar və ağıllı telefonlar kimi portativ elektron cihazlarda, eləcə də elektrik nəqliyyat vasitələrində istifadə olunur. Li-ion batareyalarının tətbiqi hərbi və aerokosmik şirkətlərdə də artan maraq doğurur.