Ултразвукът прави рециклирането на литиево-йонни батерии по-ефективно

Литият е оскъден и много ценен материал, присъстващ във високопроизводителните батерии, като литиево-йонните батерии. Литият е най-ценният материал, който се възстановява при рециклирането на литиево-йонни батерии, но също така и други минерали и метали като кобалт, манган, никел, мед и алуминий са ценни метали за възстановяване. Ултразвукът с висока интензивност се използва като техника за разбъркване и извличане с висока степен на срязване за извличане, отстраняване и разтваряне на ценни минерали и метали от изразходвани батерии. Методът на ултразвук е високоефективен, енергийно ефективен и е лесно достъпен за инсталиране в напълно търговски съоръжения за рециклиране.

Общ преглед: Процес на рециклиране на литиево-йонни батерии

Процесът на рециклиране на благородни метали и материали от отработени литиево-йонни батерии обикновено включва няколко стъпки. Ето общ преглед:

1. Събиране и сортиране: Отработените литиево-йонни батерии се събират и сортират въз основа на техния вид и химичност.
2. Разглобяване: Първо пластмасовият капак на батерията се разбива и отстранява. След това голата батерия се поставя в течен азот, за да се неутрализират реактивните, експлозивни вещества. Тази стъпка гарантира, че внезапното освобождаване на цялата съхранена енергия и последващото запалване и експлозия, свързани с него, са предотвратени. След това батериите се разглобяват, за да се разделят различните компоненти, като катод, анод, електролит и корпус.
3. Раздробяване: Разглобените батерии се нарязват на по-малки парчета, за да се увеличи повърхността за последващи процеси.
4. Разслояване на електрода: Преди обработката с екстракция на метал изолираните електроди, т.е. катод и анод, трябва да бъдат допълнително разглобени. Тъй като катодният материал обикновено се прилепва към алуминиевото фолио чрез свързващо вещество, обикновено поливинилиден флуорид (PVDF) или политетрафлуоретилен (PTFE), е трудна задача да се премахнат катод и алуминиево фолио един от друг.
5. Химическа обработка: Настърганите компоненти на батерията се подлагат на различни химически обработки за разтваряне и разделяне на различните материали. Това може да включва извличане с киселина или други разтворители за извличане на ценни метали като литий, кобалт, никел и мед.
6. Възстановяване и пречистване: След това разтворените метали се възстановяват от разтвора чрез процеси като утаяване, екстракция с разтворител или електрохимични методи. Тези стъпки помагат за пречистване и концентриране на благородните метали.

Извличането на благородни метали е подобрено чрез разузнаване

Мощният ултразвук може да подобри стъпките на разслояване на електроди и извличане на благородни метали и материали, като засили реакциите, като по този начин направи процеса на възстановяване значително по-ефективен. Ултразвук, това е техника, която използва ултразвукови вълни с висок интензитет за създаване на механични вибрации и акустична кавитация в течна среда. Силните сили на ултразвука се използват за подобряване на процеса на рециклиране на благородни метали от отработени литиево-йонни батерии по няколко начина:
 

1. Разпадането: Ултразвукът разгражда настърганите материали на батерията, така че да се образуват по-малки частици. По-малките частици предлагат по-голяма повърхност, което прави химическото извличане по-ефективно, подпомагайки освобождаването на ценни метали.
2. Подобрено извличане: Прилагането на ултразвук по време на процесите на извличане може да подобри контакта между твърдия материал и разтвора за извличане, повишавайки ефективността на извличането на метал. Ултразвуковото извличане насърчава извличането на метали и увеличава добива на оползотворени метали и минерали като кобалт, манган, никел, мед и алуминий.
3. Подобрено разслояване на електрода: Целта на разслояването на електрода по време на рециклиране на батерията е да се разделят различните компоненти, като електроди, електролити и сепаратори, така че те да могат да бъдат допълнително обработени или рециклирани поотделно. Ултразвукът подпомага отделянето и отстраняването на покритията от електрода. Сономеханичните сили насърчават ефективното разделяне на слоевете на електродите.
4. Ускорени реакции: Ултразвукът насърчава по-бързото и по-задълбочено смесване, което може да ускори химичните реакции по време на етапите на възстановяване и пречистване на метала.
5. Намалена консумация на енергия: Ултразвукът може да подобри ефективността на процеса, намалявайки времето и енергията, необходими за възстановяване на метал от изразходвани батерии.

 
Ултразвукът може да играе полезна роля за подобряване на процеса на рециклиране на благородни метали и материали от отработени литиево-йонни батерии чрез повишаване на ефективността и ефикасността на различните стъпки, включени в процеса на рециклиране.
Процесните стъпки на ултразвуково извличане на метали и разслояване на електроди могат да бъдат адаптирани към отделните процеси на рециклиране, които могат да варират, тъй като компаниите, специализирани в рециклирането на литиево-йонни батерии, разработват и модифицират своите процеси до най-висока ефективност.

Ултразвукова кавитация за разделяне на катоди

Ултразвукът отделя катодните материали от алуминиевото фолио чрез ефектите на акустична кавитация. Акустичната или ултразвуковата кавитация се определя от локално възникващи високи налягания, високи температури и техните последващи спадове, което води до съответните разлики в налягането и температурите, както и интензивни микротурбуленции и микроструи с високо срязване. Тези кавитационни сили влияят на повърхностните граници, насърчават преноса на маса и причиняват ерозия. Генерирайки такива интензивни сили от химическо, физическо, термично и механично естество, ултразвуковата кавитация създава необходимото разбъркване и пренос на маса за разрушаване на органичната свързваща структура, използвана в литиево-йонните батерии за фиксиране на катода към колектора / алуминиевото фолио.
Докато механичното разбъркване, като разбъркване, е недостатъчно за ефективно отделяне на катодния материал от алуминиевото фолио, ултразвукът с висока интензивност осигурява необходимата сонохимична и сономеханична енергия за пълно отстраняване на катодния материал от колекторите. За разлика от механичното разбъркване, ултразвуковата кавитация генерира интензивни турбуленции, локално високи температури и налягания, както и разбъркване, струйка и течни струи, които разграждат свързващото вещество, например PVDF или PTFE, които свързват катода с Al фолиото и ерозират повърхността както на катода, така и на Al фолиото. По този начин свързващото вещество между двата материала се разрушава правилно и катодът и алуминиевото фолио се отделят ефективно.
Например, ултразвуковото разделяне води до висока ефективност на отстраняването на катода от 99%, като се използва N-метил-2-пиролидон (NMP) като разтворител при 70°C (240 W ултразвукова мощност и 90 минути ултразвуково време за обработка). Тъй като ултразвуковото разделяне на катодите разпръсква материала равномерно и предотвратява по-големи агломерати, последващият процес на извличане на метала се улеснява.
Прочетете повече за ултразвуковото разслояване на електроди с цел възстановяване на активни материали и токолекторни фолиа!

Ултразвуково извличане на минерали

Ултразвуковите кавитационни ефекти, описани по-горе, също насърчават извличането на метали от изразходвани батерии. Високоинтензивният ултразвук се използва не само за възстановяване на минерали при рециклиране на батерии, но също така често се използва в хидрометалургията и извличането на благородни руди (напр. минни отпадъци). Високите локализирани температури, налягания и сили на срязване засилват извличането на метала и значително увеличават ефективността на извличане. Докато в кавитационните горещи точки се срещат локализирани много екстремни температури до 1000 K, общите условия на извличане изискват само мека температура от около 50-60°C. Това прави ултразвуковото възстановяване на метал енергийно ефективно и икономично.
Ултразвуковото извличане на минерали от отработени литиево-йонни батерии се характеризира с висока степен на възстановяване и ефективност. Например, сярната киселина (H2SO4) е успешно използвана като извличащ агент в присъствието на водороден прекис (H2O2) по време на ултразвуково възстановяване на минерали от катода. Ултразвуковото извличане със сярна киселина води до нива на възстановяване съответно от 94,63% за кобалт и 98,62% за литий.
Ултразвуково извличане с органична лимонена киселина (C6H8O7· H2O) води до много висок добив на мед и литий, получавайки 96% мед и почти 100% литий от изразходваните литиево-йонни батерии.

Просто и безопасно: ултразвуково мащабиране от тестове за осъществимост до промишлено рециклиране

Високопроизводителното ултразвуково оборудване за рециклиране на литиево-йонни батерии е лесно достъпно за настолен, пилотен и промишлен монтаж. Тъй като ултразвуковото катодно разделяне и ултразвуковото извличане на минерали от отработени батерии са вече установени процеси, процесът от първите изпитания, оптимизацията според вашите специфични изисквания към процеса и инсталирането на напълно индустриална ултразвукова система за разделяне и/или извличане е бърз и лесен.
Прочетете повече за предимствата на ултразвуковото извличане за устойчиво рециклиране на батерии и градско минно дело!

Високоефективни ултразвукови апарати за рециклиране на батерии

Hielscher Ultrasonics доставя високоефективни ултразвукови апарати с всякакъв размер и капацитет. С UIP16000 (16kW) Hielscher произвежда най-мощния ултразвуков процесор в света. UIP16000, както и всички други индустриални ултразвукови системи, могат лесно да бъдат групирани до необходимия капацитет за обработка. Всички ултразвукови уреди на Hielscher са създадени за работа 24/7 при пълно натоварване и в взискателни среди.
Hielscher Ultrasonics’ Индустриалните ултразвукови процесори могат да осигурят много високи амплитуди. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди.

Ултразвукови сонди и сонореактори за всякакъв обем

Продуктовата гама на Hielscher Ultrasonics обхваща пълния спектър от ултразвукови процесори от компактни лабораторни ултразвукови процесори през настолни и пилотни системи до напълно индустриални ултразвукови процесори с капацитет за обработка на камиони на час. Пълната продуктова гама ни позволява да ви предложим най-подходящото ултразвуково оборудване за вашето приложение, технологичен капацитет и производствени цели.

Прецизно контролирани амплитуди за оптимални резултати

Всички ултразвукови процесори на Hielscher са прецизно управляеми и по този начин надеждни работни коне в R&D и производство. Амплитудата е един от ключовите параметри на процеса, които влияят върху ефективността и ефективността на сонохично и сономеханично индуцираните реакции. Всички ултразвукови уреди на Hielscher’ Процесорите позволяват прецизна настройка на амплитудата. Сонотродите и усилващите клаксони са аксесоари, които позволяват да се променя амплитудата в още по-широк диапазон. Индустриалните ултразвукови процесори на Hielscher могат да осигурят много високи амплитуди и да осигурят необходимия ултразвуков интензитет за взискателни приложения. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7.
Прецизните настройки на амплитудата и постоянното наблюдение на параметрите на ултразвуковия процес чрез интелигентен софтуер ви дават възможност да отделяте катода от алуминиевото фолио, както и да извличате минерали и метали от отработени литиево-йонни батерии при най-ефективните ултразвукови условия. Оптимална ултразвук за най-ефективно рециклиране на литиево-йонни батерии!
Здравината на ултрсоникаторите Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди. Това прави ултразвуковите уреди Hielscher надежден работен инструмент, който отговаря на вашите изисквания за процес на рециклиране.

Най-високо качество – Проектиран и произведен в Германия

Като семеен и семеен бизнес, Hielscher дава приоритет на най-високите стандарти за качество на своите ултразвукови процесори. Всички ултразвукови апарати са проектирани, произведени и щателно тествани в централата ни в Телтов близо до Берлин, Германия. Здравината и надеждността на ултразвуковото оборудване на Hielscher го правят работен кон във вашето производство. Работата 24/7 при пълно натоварване и в взискателни среди е естествена характеристика на високопроизводителните ултразвукови сонди и реактори на Hielscher.

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:

Факти, които си струва да знаете

Какво представляват литиево-йонните батерии?

Литиево-йонната батерия, също литиево-йонна батерия, е вид акумулаторна батерия. В сравнение с батериите на основата на олово и никел, литиево-йонните устройства използват катод, анод и електролит като проводник.
Както всички батерии, литиево-йонните батерии съхраняват химическа енергия, която след това се преобразува в електрическа, за да се осигури статичен електрически заряд за захранване.
Литиево-йонните батерии обикновено се използват за преносима електроника като лаптопи, смартфони, както и електрически превозни средства. Приложението на литиево-йонни батерии предизвиква и нарастващ интерес от страна на военните и аерокосмическите компании.