Литийът е оскъден и изключително ценен материал, присъстващ в батерии с висока производителност, като литиево-йонните батерии. Литийът е най-ценният материал, който се възстановява при рециклирането на литиево-йонна батерия, но също така и други минерали и метали като кобалт, манган, никел, мед и алуминий са ценни метали за оползотворяване. Ултразвукът с висока интензивност се използва като високо срязване и техника на извличане на излугване, за да се извлече, отстрани и да се разтварят ценни минерали и метали от изразходваните батерии. Методът на ултразвук е високо ефективен, енергийно ефективен и е лесно достъпен за инсталиране в пълнотърговски 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 техните видове и химикали.
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 това, 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 площта на повърхността за последващи процеси.
4. Разслояване на електродите: Преди обработката с метална екстракция изолираните електроди, т.е. катод и анод, трябва да бъдат допълнително разглобени. Тъй като катодният материал обикновено се придържа към алуминиевото фолио чрез свързващо вещество, обикновено поливинилиден флуорид (PVDF) или политетрафлуороетилен (PTFE), е трудна задача да се отстранят катодът и алуминиевото фолио един от друг.
5. Химическа обработка: Настърганите компоненти на батерията се подлагат на различни химически обработки, за да се разтворят и разделят 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 пречистването и концентрирането на благородните метали.

Възстановяване на благородни метали, подобрено чрез ултразвук

Мощност ултразвук може да подобри стъпките на електрод разслояване и извличане на благородни метали и материали чрез засилване на реакциите, като по този начин процеса на възстановяване значително по-ефективно. Ultrasonication, това е техника, която използва ултразвукови вълни с висока интензивност за създаване на механични вибрации и акустична кавитация в течна среда. Силните сили на ултразвук се използват за подобряване на процеса на рециклиране на благородни метали от отработени литиево-йонни батерии по няколко начина:
 

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

 
Ultrasonication може да играе полезна роля за подобряване на процеса на рециклиране на благородни метали и материали от отработени литиево-йонни батерии чрез увеличаване на ефективността и ефикасността на различни стъпки, участващи в процеса на рециклиране.
Етапите на процеса 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 променят своите процеси до най-висока ефективност.

Ултразвукова кавитация за отделяне на катодни

Ultrasonication разделя катодни материали от алуминиево фолио от ефектите на акустична кавитация. Акустичната или ултразвукова кавитация се определя от локално срещащи се високи налягания, високи температури и техните последващи капки, водещи до съответните диференциали на налягането и температурата, както и интензивни микро-турбуленции и високо срязване на микро-струи. Тези кавитационни сили засягат повърхностните граници, насърчават масов трансфер и причиняват ерозия. Генерирайки такива интензивни сили с химическа, физическа, топлинна и механична природа, ултразвукова кавитация създава необходимата възбуда и масов трансфер, за да прекъсне структурата на органичните свързващи вещества, използвани в литиево-йонните батерии, за да фиксира катодката към колектора / алуминиево фолио.
Докато механичното разбъркване като само разбъркване е недостатъчно, за да се отдели ефективно катодния материал от алуминиевото фолио, високо интензивната ultrasonication осигурява необходимата сонохимична и сономична енергия за отстраняване на катодния материал напълно от колекторите. За разлика от механичното разбъркване, ултразвуковата кавитация генерира интензивни турбуленции, локално високи температури и налягания, както и възбуда, стрийминг и течни струи, които разчупват свързващото вещество, например PVDF или PTFE, които свързват катода с al фолиото, и ерозия на повърхността на двете, катод и Al фолио. По този начин, свързващо вещество между двата материала е правилно разрушавана и катода и алуминиево фолио са ефективно разделени.
Например, ултразвуково разделяне води до висока ефективност на отстраняването на катода на 99% използване N-метил-2-пиролидон (NMP) като разтворител при 70 ° С (240 W ултразвукова мощност и 90 минути ултразвуково време за обработка). Тъй като ултразвуковото отделяне на катодни диспергира равномерно материала и предотвратява по-големите агломерати, се улеснява последващият процес на извличане на метали.
Прочетете повече за ултразвуковата електродна деламинация с цел възстановяване на активни материали и текущи колекторни фолиа!

Ултразвуково извличане на минерали

Ултразвуковите кавитационни ефекти, описани по-горе, насърчават извличането на метали от отработени батерии. Ултразвук с висока интензивност се използва не само за възстановяване на минерали при рециклиране на батерии, но също така често се използва в хидрометалургията и извличането на ценни руди (например минни хвостохранилища). Високите локализирани температури, налягания и сили на срязване засилват излужването на метала и значително увеличават ефективността на излужване. Докато в кавитационните горещи точки се срещат локализирани много екстремни температури до 1000 K, общите условия на излужване изискват само лека температура от около 50-60 ° C. Това прави ултразвуковото възстановяване на метала енергийно ефективно и икономично.
Ултразвуковото извличане на минерали от изразходваните Литиево-йонни батерии се характеризира с висока степен на възстановяване и ефективност. Например, сярна киселина (H2SO4) се използва успешно като излугване агент в присъствието на водороден прекис (H2O2) по време на ултразвукова минерална възстановяване от катода. Ултразвуковото извличане със сярна киселина води до степен на възстановяване от 94,63% за кобалт и 98,62% за литий, съответно.
Ултразвуково извличане с органична лимонена киселина (C6H8O7· H2O) води до много високи възстановявания на мед и литий, получаване на 96% мед и почти 100% литиево-йонни батерии.

Прост и безопасен: Ултразвуков мащаб от тестове за осъществимост до промишлено рециклиране

Високопроизводително ултразвуково оборудване за рециклиране на литиево-йонна батерия е лесно достъпно за пейка-топ, пилотен и промишлен монтаж. Тъй като ултразвуковото отделяне на катодни и ултразвуково извличане на минерали от изразходвани батерии вече са установени процеси, процесът от първите опити, оптимизирането на вашите специфични изисквания за процеса и инсталирането на напълно индустриална ултразвукова сепарация и / или система за извличане е бърз и прост.

Високоефективни ultrasonicators за рециклиране на батерии

Hielscher Ultrasonics доставя високопроизводителни ultrasonicators във всякакъв размер и капацитет. С UIP16000 (16kW), Hielscher произвежда най-мощния ултразвуков процесор в световен мащаб. The UIP16000, както и всички други промишлени ултразвукови системи могат лесно да бъдат клъстери до необходимия капацитет за обработка. Всички ултразвукови апарати Hielscher са построени за 24/7 работа при пълно натоварване и в трудни среди.
Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди. Амплитудите до 200μm могат лесно да се движат непрекъснато при работа 24/7. За още по-високи амплитуди са налични персонализирани ултразвукови сонотроди.

Ултразвукови сонди и Соно-реактори за всеки обем

Hielscher Ultrasonics продуктова гама покрива пълния спектър от ултразвукови процесори от компактни лабораторни ultrasonicators над пейка-отгоре и пилотни системи до напълно промишлени ултразвукови процесори с капацитет за обработка на товари на час. Пълната продуктова гама ни позволява да ви предложим най-подходящото ултразвуково оборудване за вашето приложение, капацитет на процеса и производствени цели.

Прецизно контролируеми амплитуди за оптимални резултати

Всички Ултразвукови процесори Hielscher са прецизно контролируеми и по този начин надеждни работни коне в R&D и производство. Амплитудата е един от най-важните параметри на процеса, които влияят на ефикасността и ефективността на sonochemically и sonomechanically индуцирани реакции. Всички Hielscher ултразвук’ процесори позволяват прецизна настройка на амплитудата. Сонотроди и бустер рога са аксесоари, които позволяват да се промени амплитудата в още по-широк диапазон. Hielscher's промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди и доставят необходимата интензивност ултразвук за взискателни приложения. Амплитудите до 200μm могат лесно да се движат непрекъснато при работа 24/7.
Прецизните настройки на амплитудата и постоянното наблюдение на параметрите на ултразвуковия процес чрез интелигентен софтуер ви дават възможност да отделите катод от алуминиевото фолио, както и да отлепите минерали и метали от изразходваните Литиево-йонни батерии при най-ефективните ултразвукови условия. Оптимална ултразвук за най-ефективно рециклиране на литиево-йонна батерия!
Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки условия и в трудни условия. Това прави ултразвуковото оборудване на Hielscher надежден работен инструмент, който отговаря на вашите изисквания за процеса на рециклиране.

Най-високо качество – Проектиран и произведен в Германия

Като семеен и семеен бизнес, Hielscher приоритизира най-високите стандарти за качество за своите ултразвукови процесори. Всички ultrasonicators са проектирани, произведени и старателно тествани в нашата централа в Teltow близо до Берлин, Германия. Здравина и надеждност на ултразвуковото оборудване на Hielscher го правят работен кон в производството ви. 24/7 работа при пълно натоварване и в взискателни среди е естествена характеристика на високопроизводителни ултразвукови сонди и реактори hielscher.

Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: