Ultrazvuka čini litij-ionu recikliranje baterije efikasnijim

Litij je oskudan i vrlo vrijedan materijal prisutan u baterijama visokih performansi, kao što su Li-ion baterije. Litij je najvrjedniji materijal koji se oporavlja u Reciklaži Li-ionski akumulator, ali i drugi minerali i metali kao što su kobalt, mangan, nikla, bakar i aluminij su vrijedni metali za oporavak. Ultrazvuka visokog inteziteta se koristi kao visoko smicalicasta tehnika i tehnika izlivanja za izvlačenje, uklanjanje i rastvaranje vrijednih minerala i metala iz potrošenih baterija. Metoda sonikacije je vrlo efikasna, energetski efikasna, i dostupna je za instalaciju u potpuno komercijalnim objektima za reciklažu.

Pregled: Li-Ion-Battery Recycling Process

Procesi recikliranja mogu se mijenjati jer se kompanije specijalizirane za Reciklažu Li-ion baterija razvijaju i modificiraju svoje procese do najviše efikasnosti. Međutim, da bi se iz baterija oporavili vrijedni materijali kao što je litij, potrebni su sljedeći koraci:
Prvo, plastični pokrivac baterije je razbijen i uklonjen. Nakon toga, gola baterija se stavlja u tekući dušik kako bi se neutralizirale reaktivne, eksplozivne tvari. Ovaj korak se pobrine da se spriječe iznenadno oslobađanje sve pohranjene energije i naknadno paljenje i eksplozija povezani sa.
Nakon ovih pripremih koraka, baterija se zatim smješta na tok, gdje se baterija otvara pilom, tako da se može ukloniti i vanjšti ljuska. Skinute do jezgre baterije, katoda, anoda i separator se izdvajaju i stave u pećnicu, gdje se suše 24 h na cca. 60-120°C. Prije tretmana ekstrakcije metala, izolirane elektrode, dakle katoda i anoda, moraju se dalje rastaviti. Budući da se katodan materijal općenito pridržava aluminijske folije vezom, obično poliviniliden fluoridom (PVDF) ili politetrafluoroetilenom (PTFE), težak je zadatak ukloniti katodnu i aluminijsku foliju jedna od druge. Da bi se pravilno odvojio katodni materijal od folije, ultrazvučno odvajanje je dokazano kao vrlo efikasan, brz i ekonomičn tretman. Ali ultrazvučno intenziviranje procesa ne prestaje ovdje. Ultrazvučno izlivanje metala i minerala kao što su kobalt, mangan, nikla, bakra i aluminija promiče ekstrakciju metala i povećava prinos oporavljanih metala.

Ultrazvučna kavitacija za katodnu separaciju

Ultrasonication odvaja katodne materijale od aluminijske folija efektima akustične kavitacije. Akustična ili ultrazvučna kavitacija određuje se lokalno javljajućim visokim pritiscima, visokim temperaturama i njihovim naknadnom padovima koji rezultiraju odgovarajućim diferencijalima pritiska i temperature kao i intenzivnim mikro-turbulencijama i visokosmična mikro-mlaznicama. Ove kavitacione sile utiču na površinske granice, promovišu prijenos mase i uzrokuju eroziju. Stvarajući tako intenzivne sile hemijske, fizičke, toplinske i mehaničke prirode, ultrazvučna kavitacija stvara potreban agitacija i prijenos mase kako bi se razbila struktura organskog veza koji se koristi u litij-ionski baterijama za fiksiranje katode na kolekcionar / aluminijsku foliju.
Dok mehanička uznemirenost kao što je samo miješanje nije dovoljna da se katodni materijal efektivno udalji od aluminijske folije, ultrazvuka visokog inteziteta pruža potrebne sonohemske i sonomehaničke energije za potpuno uklanjanje katodnog materijala iz kolektora. Za suprotno od mehaničkog miješanja, ultrazvučna kavitacija stvara intenzivne turbulencije, lokalno visoke temperature i pritiske kao i uzbuđenje, strujanje i tečni mlazovi, koji razbijaju vezivo, npr. PVDF ili PTFE, koji povezuju katodu sa Al folijom, i erodiraju površinu obje, katode i Al folije. Time je veza između oba materijala pravilno uništena i katodna i aluminijska folja se efektivno odvajaju.
Na primjer, ultrazvučno odvajanje rezultira visokom efikasnosti uklanjanja katode od 99% koristeći N-metil-2-pirolidon (NMP) kao otapaj na 70°C (240 W ultrazvučne snage, i 90 min ultrazvučnog vremena obrade). S obzirom da ultrazvučno odvajanje katoda raspršuje materijal istopravno i sprečava veće aglomerate, olakšan je i proces izlivanja metala koji je u tom procesu.
Pročitajte više o ultrazvučnoj delaminaciji elektroda kako bi se oporavili aktivni materijali i tekuće kolekcionaske folije!

Ultrazvučno izlivanje minerala

Gore opisani ultrazvučni kavitacioni efekti takođe promovišu ispiranje metala iz potrošenih baterija. Ultrazvučnost visokog intenziteta ne samo da se koristi za oporavak minerala u reciklaži baterija, već se često koristi i u hidrometalurgiji i ispiranje dragocjenih ruda (npr. rudarske jalovine). Visoke lokalizovane temperature, pritisci i sile smicanja pojačavaju ispiranje metala i značajno povećavaju efikasnost ispiranja. Dok se u kavitacijskim vrućim tačkama javljaju lokalizovane veoma ekstremne temperature do 1000 K, ukupni uslovi ispiranja zahtevaju samo blagu temperaturu od oko 50-60°C. To čini ultrazvučni oporavak metala energetski efikasnim i ekonomičnim.
Ultrazvučno izlivanje minerala iz potrošenih Li-ionih baterija karakteriziraju visoke stope oporavka i efikasnost. Na primjer, sumporna kiselina (H2SO4) je uspješno korištena kao agens za izlivanje u prisustvu vodikovog peroksida (H2O2) tokom ultrazvučnog oporavka minerala iz katode. Ultrazvučno izlivanje sa sumpornom kiselinom rezultiralo je stopama oporavka od 94,63% za kobalt, odnosno 98,62% za litij.
Ultrazvučno izliv sa organskom citratnom kiselinom (C6H8O7· H2O) rezultira vrlo visokim oporavljanjima bakra i litija, dobijajući 96% bakra i skoro 100% litija iz potrošenih Li-ion baterija.

Simple and Safe: Ultrasonic Scale-up From Feasibility Tests to Industrial Recycling

Ultrazvučna oprema visokih performansi za Li-ionu recikliranje baterija je dostupna za bench-top, pilot i industrijsku instalaciju. Pošto su ultrazvučno odvajanje katoda i ultrazvučno izlivanje minerala iz potrošenih baterija već uspostavljeni procesi, proces od prvih ispitivanja, optimizacije do vaših specifičnih zahteva procesa i instalacija potpuno industrijskog ultrazvučnog separacije i/ili sistema za izlivanje je brz i jednostavan.

Ultrasonicators visokih performansi za recikliranje baterija

Hielscher Ultrasonics snabdijeva ultrasonicatore visokih performansi u bilo koju veličinu i kapacitet. Sa UIP16000 (16kW), Hielscher proizvodi najmoćniji ultrazvučni procesor širom svijeta. UIP16000 kao i svi drugi industrijski ultrazvučni sistemi mogu biti lako klasteri na potreban kapacitet obrade. Svi Hielscherovi ultrasonicatori su izgrađeni za 24/7 rad pod punim teretom i u zahtjevnim okruženjima.
Hielscher Ultrazvuk’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitute. Amplitute do 200μm mogu se lako kontinuirano pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još više amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode.

Ultrazvučne sonde i sono-reaktori za bilo koji volumen

Hielscher Ultrasonics raspon proizvoda pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih lab ultrasonicatora preko bench-top i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora sa kapacitetom za obradu tereta kamiona na sat. Cijeli proizvodni raspon nam omogućava da vam ponudimo najpo odgovarajuću ultrazvučnu opremu za vašu primjenu, procesni kapacitet i ciljeve proizvodnje.

Precizno kontrolisane amplitude za optimum rezultate

Svi Hielscherovi ultrazvučni procesori su precizno kontrolisani i time pouzdani konji na poslu u R&D i produkcija. Amplituda je jedan od presudnih parametara procesa koji utiču na efikasnost i učinkovitost sonohemijski i sonomehanički izazvanih reakcija. All Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućavaju precizno postavljanje amplitude. Sonotrodes i booster rogovi su pribor koji omogućava modificiranje amplitude u još širem rasponu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intezitet za zahtjevne aplikacije. Amplitute do 200μm mogu se lako kontinuirano pokrenuti u 24/7 operaciji.
Precizne postavke amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost odvajanja katode od aluminijske folija kao i za izlivanje minerala i metala iz potrošenih Li-ionih baterija pod najucinkovitijim ultrazvučnim uslovima. Optimalno sonication za najučinkovitiju Li-ion recikliranje baterija!
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad na teškim dužnostima i u zahtjevnim okruženjima. To čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim radom alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za proces recikliranja.

Najkvalitetnije – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj

Kao porodični i porodični biznis, Hielscher ima najviše standarde kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrasonicatori su dizajnirani, proizvedeni i temeljito testirani u našem zaglavlju u Teltowu blizu Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine ga konjem na poslu u vašoj proizvodnji. 24/7 operacija pod punim teretom i u zahtjevnim okruženjima je prirodna karakteristika Hielscherove ultrazvučne sonde i reaktora visokih performansi.

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators: