Рециклиране на електроди – Високоефективна с ултразвукова деламинация

Ултразвуковата деламинация на електродите позволява да се възстановят активни материали като литий, никел, манган, кобалт и т.н. в рамките на секунди. По този начин ултразвуковата електродна деламинация прави възстановяването на материалите за многоизползване от батериите по-бързо, зелено и значително по-малко енергоемко. Изследванията вече доказаха, че ултразвуковата деламинация може да бъде 100 пъти по-бърза от конвенционалните техники за рециклиране.

Мощност ултразвук подобрява възстановяването на активни материали от електроди

Ултразвуково подпомогнатата деламинация на електродите предлага бърз, ефективен и устойчив подход, възстановяващ активни материали и фолиото. Тези части на електрода са ценни материали, които могат да бъдат използвани повторно за производството на нови батерии. Ултразвуковата деламинация е не само значително по-енергийно ефективна от хидрометалургичните и пирометалургичните процеси на рециклиране, те също добиват в материали с по-висока чистота.

Предимства на ултразвуков електрод delamination

  • Бързо (завършено в рамките на секунди)
  • Лесен за изпълнение
  • Приспособими към размерите на електрода
  • Енвиронметал-приятелски
  • Икономичен
  • сейф
"Ултразвуков

Ултразвукова електродна делиминация за рециклиране на батерии

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Ултразвуковите вълни с висока мощност се използват за възстановяване на активни материали от електроди на батерията. Ултразвуковата електродна деламинация прави възстановяването на материалите за многоизползване от батериите по-бързо, зелено и значително по-малко енергоемко.

Ултразвуков процесор със сонотрод за електродна деламинация. Ултразвуковата електродна деламинация прави възстановяването на материалите за многоизползване от батериите по-бързо, зелено и значително по-малко енергоемко.

Рециклиране на батерията: Разделяне на електрода и деломиниране

Рециклирането на литиево-йонна батерия (LIB) има за цел да възстанови ценни материали. Електродите съдържат скъпоценни и редки материали като литий, никел, манган, кобалт и т.н., които могат да бъдат ефективно възстановени с помощта на непрекъснат процес на ултразвукова деламинация. Ултразвуковите процесори, оборудвани със сонда (сонотрод), могат да създадат интензивни амплитуди. Амплитудата предава ултразвукови вълни в течната среда (напр., вана с разтворител), където поради редуващи се цикли с високо налягане / ниско налягане възникват минута вакуумни мехурчета. Тези вакуумни мехурчета растат над няколко цикъла, докато достигнат размер, при който не могат да абсорбират никаква по-нататъшна енергия. В този момент мехурчетата имплодира бурно. Имплозията на балон генерира локално силно енергийно плътна среда с течни струи до 280m/s скорост, интензивни турбуленции, много високи температури (прибл. 5000K), налягания (прибл. 2000atm) и съответно температурни и налягане диференциали.
Това явление на ултразвуково индуцирана балон имплозия е известен акустична кавитация. Ефектите на акустична кавитация премахват композитния филм от активен материал от колектора на фолиевия ток, който се обвива от двете страни с композитния филм. активен материал съдържа най-вече смес от литиев манганов оксид (LMO) и литиев никел манган кобалтов оксид (LiNiMnCoO2 или NMC) прах, както и въглеродно черно като проводима добавка.
Механизмът на ултразвукова деламинация се основава на физически сили, които са способни да счупят молекулните връзки. Поради интензивността на мощност-ултразвук често по-мек разтворители са достатъчни за отстраняване на слоевете на активен материал от фолиото или ток колектор. По този начин ултразвуковата делиминация на електрода е по-бърза, благоприятна за околната среда, и значително по-малко енергийно-интензивна.

Ултразвуковата обработка с висок интензитет подобрява процеса на деламинация на електродите значително и добивите във висококачествени активни материали, които могат да бъдат използвани повторно за производството на нови батерии.

Сканиране на изображения на електронна микроскопия (SEM), показващи морфологичните промени в електродния активен материал при ултразвукова деламинация. Всички изображения са заснети при увеличение 5000x и 10 kV възбуждаща енергия. а) катоден материал предварително delamination, б) delaminated катоден активен материал, в) аноден материал предварително delamination и г) delaminated аноден материал.
(проучване и картини: Lei et al., 2021)

Раздробяване на батерията срещу разделяне на електрода

За възстановяването на активния материал или на воден, или на органични разтворители се използват за разтваряне на металното фолио, полимерното свързващо вещество, и/или активния материал. Дизайнът на процеса и потокът влияят значително на крайния резултат от възстановяването на материала. Традиционният процес на рециклиране на батерията включва раздробяване на модулите на батерията. Накъсаните компоненти обаче трудно се отделят на отделни компоненти. Тя изисква сложна обработка, за да се получи активен/ценен материал от накъсаната маса. За да се използват повторно възстановените активни материали, се изисква определена степен на чистота. Извличането на силно чисти материали от накъсаната батерия насипно състояние включва сложни процеси, сурови разтворители и следователно е скъпо. Ултразвуковото излужване се използва успешно за засилване и засилване на резултатите от активното възстановяване на материала от накъсаните литиево-йонни батерии.
Като алтернативен процес на традиционното раздробяване, разделянето на електрода е доказано като ефикасен процес на рециклиране на батерията, който може значително да подобри чистотата на получените материали. За процеса на разделяне на електрода батерията се разглобя в основните си компоненти. Тъй като електродите съдържат най-голям дял ценен материал, електродът се отделя и третира химически, за да се разтворят активните материали (литий, никел, манган, кобалт ...) от покритието фолио или ток колектор. Ultrasonication е добре известен със своите интензивни ефекти, причинени от акустична кавитация. Сономеханичните сили прилагат достатъчно трептене и срязване, за да отстранят активните материали, които се наслояват върху фолиото. (Структурата на покритие фолио е подобно на сандвич, фолиото в центъра и активния материал слой построен външната повърхност.)
разделянето на електрода би направило по-жизнеспособен вариант от раздробяването, когато се използва съвместно с автономно разглобяване, което би позволило по-чисти потоци отпадъци и по-голямо задържане на стойността в снабдяването

Ултразвуков процесор UIP2000hdT (2000 вата) за деламиниране на електроди на батерията. Ултразвуковата деламинация е високоефективен метод за възстановяване на активен материал.

ултрасоннкаторът UIP2000hdT е 2000 вата мощен процесор за делиминацията на електродите ans прави рециклирането на батерията по-бързо, по-ефективно и по-екологично по-щадящо.

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Ултразвукови сонотродове за електродна деламинация

Специални сонотроди, доставящи необходимата амплитуда за отстраняване на активните материали от електродното фолио, са лесно достъпни. Тъй като интензивността на акустичната кавитация намалява с нарастващо разстояние между сонотрод и електрод, непрекъснато еднакво разстояние между сонотрод и електрод е благоприятно. Това означава, че електродният лист трябва да бъде преместен тясно под върха на сонотрод, където вълните под налягане са силни и плътността на кавитация е висока. Със специални сонотрови, предлагащи по-широка ширина от стандартната цилиндрична ултразвукова сонда, Hielscher Ultrasonics предлага ефективно решение за еднакво заделяне на електродни листове от електрически превозни средства. Например електродите, използвани в батериите на торбичките за клетъчно електрическо превозно средство (EV), обикновено имат ширина приблизително 20 см. Сонотрод със същата ширина предава акустична кавитация еднакво при цялата електродна повърхност. По този начин в рамките на секунди слоевете активен материал се освобождават в разтворителя и могат да бъдат извлечени и пречистени на прах. Този прах може да бъде повторноизползван за производството на нови батерии.
Изследователският екип на U.K.s. Faraday Institution съобщава, че отстраняването на активните материални слоеве от LIB електрод може да бъде завършено за по-малко от 10 s, когато електродът се намира директно под сонотрод с висока мощност (1000 до 2000 W, напр. UIP1000hdT или UIP2000hdT). По време на ултразвуковата обработка лепящите връзки между активните материали и настоящите колектори са счупени, така че в следваща стъпка на пречистване да може да се възстанови непокътнат колектор на ток и прахобран активен материал.

Ultrasonication прекъсва молекулните връзки и улеснява възстановяването на sctive материали по време на рециклирането на батерията.

Изображения, показващи ефекта на ултразвук от задната страна на: а) литиево-йонна батерия аноден лист, и б) литиево-йонен катоден лист на батерията. Анодата е била заличена в разтвор от 0,05 M лимонена киселина; катодът е бил заличен в разтвор от 0,1 M NaOH. Сонотродът е с диаметър 20 мм, като интензитетът на мощността 120 W/cm2 се прилага в продължение на 3 секунди, на 2,5 мм разстояние от сонотрод. Размерът на пробата беше 3 см х 3 см.
(проучване и картини: Lei et al., 2021)

Ултразвукови апарати за електрод delamination

Hielscher Ultrasonics проектира, произвежда и разпространява високопроизводителни ултразвукови процесори, които работят в диапазона от 20kHz. Ултразвук на Hielscher’ индустриални ултразвукови апарати са ултразвукови процесори с висока мощност, които могат да доставят много високи амплитуди за взискателни приложения. Амплитудите до 200μm могат лесно непрекъснато да се изпълняват в 24/7 работа. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотродове. За непрекъснат процес на деламинация на електроди, Hielscher предлага гама от стандартни, както и персонализирани сонотроди. Размерът на сонотрод може да бъде адаптиран към размера и ширината на електродния материал, като по този начин се насочва към оптимални условия на процеса за висока пропускателна мощност и превъзходно възстановяване.

Свържете се с нас! / Попитай ни!

Поискайте повече информация

Моля, използвайте формата по-долу, за да поискате допълнителна информация за ултразвукови процесори, приложения и цена. Ще се радваме да обсъдим процеса с вас и да ви предложим ултразвукова система, която отговаря на вашите изисквания!









Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,




Литература / Препратки

Ултразвуковата деламинация възстановява активните материали в рамките на секунди от отработените електроди.

Картината показва медно фолио, от което са отстранени слоеве от графит и активен материал в ултразвуково лечение от няколко секунди. Възстановените компоненти са в разтвор с висока чистота, а полученият ток колектор е чиста мед.
(Изображение и проучване: Фарадей институция, Университета в Бирмингам, Университета на Лестър)


Ултразвукови хомогенизатори с висока срязване се използват в лаборатория, пейка-топ, пилотна и промишлена обработка.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за смесване на приложения, дисперсия, емулгиране и екстракция на лаборатория, пилот и промишлен мащаб.


Ултразвук с висока производителност! Продуктовата гама на Hielscher обхваща пълния спектър от компактния ултразвуков апарат на лабораторията над пейка-топ единици до пълноиндустриални ултразвукови системи.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да се промишлени размери.