Recyklace elektrod – Vysoce efektivní s ultrazvukovou delaminací

Ultrazvuková delaminace elektrod umožňuje obnovit aktivní materiály, jako je lithium, nikl, mangan, kobalt atd. Během několika sekund. Tím ultrazvuková delaminace elektrod činí obnovu opakovaně použitelných materiálů z baterií rychlejší, zelené a výrazně méně energeticky náročné. Výzkum již prokázal, že ultrazvuková delaminace může být 100krát rychlejší než konvenční recyklační techniky.

Výkonový ultrazvuk zlepšuje obnovu aktivních materiálů z elektrod

Ultrazvukem asisitovaná delaminace elektrod nabízí rychlý, efektivní a udržitelný přístup k obnově aktivních materiálů a fólie. Tyto části elektrody jsou cennými materiály, které lze znovu použít pro výrobu nových baterií. Ultrazvuková delaminace je nejen výrazně energeticky účinnější než hydrometalurgické a pyrometalurgické recyklační procesy, ale také poskytuje materiály vyšší čistoty.

Výhody ultrazvukové delaminace elektrod

  • Rychlý (dokončeno během několika sekund)
  • Snadná implementace
  • Přizpůsobitelné velikostem elektrod
  • Šetrné k životnímu prostředí
  • Úsporný
  • bezpečný
"Ultrasonicator

Delaminace ultrazvukové elektrody pro recyklaci baterií

Žádost o informace





Vysoce výkonné ultrazvukové vlny se používají k obnově aktivních materiálů z elektrod baterie. Ultrazvuková delaminace elektrod umožňuje rychlejší, zelené a výrazně méně energeticky náročné získávání opakovaně použitelných materiálů z baterií.

Ultrazvukový procesor se sonotrodou pro delaminaci elektrod. Ultrazvuková delaminace elektrod umožňuje rychlejší, zelené a výrazně méně energeticky náročné získávání opakovaně použitelných materiálů z baterií.

Recyklace baterií: Separace elektrod a delaminace

Recyklace lithium-iontových baterií (LIB) má za cíl získat zpět cenné materiály. Elektrody obsahují vzácné a vzácné materiály, jako je lithium, nikl, mangan, kobalt atd., Které lze účinně získat pomocí nepřetržitého ultrazvukového delaminačního procesu. Ultrazvukové procesory vybavené sondou (sonotroda) mohou vytvářet intenzivní amplitudy. Amplituda přenáší ultrazvukové vlny do kapalného média (např. Rozpouštědlová lázeň), kde v důsledku střídání vysokotlakých / nízkotlakých cyklů vznikají minutové vakuové bubliny. Tyto vakuové bubliny rostou v průběhu několika cyklů, dokud nedosáhnou velikosti, při které nemohou absorbovat žádnou další energii. V tomto okamžiku bubliny prudce implodují. Imploze bublin vytváří lokálně vysoce energeticky husté prostředí s kapalnými tryskami o rychlosti až 280 m/s, intenzivními turbulencemi, velmi vysokými teplotami (cca 5 000 K), tlaky (cca 2 000 m) a tím i teplotními a tlakovými rozdíly.
Tento jev ultrazvukem indukované imploze bublin je známá akustická kavitace. Účinky akustické kavitace odstraňují kompozitní film aktivního materiálu z kolektoru proudu fólie, který je na obou stranách potažen kompozitní fólií. aktivní materiál obsahuje převážně směs oxidu manganičitého lithného (LMO) a lithno-nikl-mangan-kobaltového oxidu (LiNiMnCoO2 nebo NMC) prášek, stejně jako saze jako vodivá přísada.
Mechanismus ultrazvukové delaminace je založen na fyzikálních silách, které jsou schopny rozbít molekulární vazby. Vzhledem k intenzitě výkonového ultrazvuku jsou často mírnější rozpouštědla dostatečná k odstranění vrstev aktivního materiálu z fólie nebo sběrače proudu. Tím je ultrazvuková delaminace elektrody rychlejší, šetrná k životnímu prostředí a výrazně méně energeticky náročná.

Vysoce intenzivní ultrazvuku výrazně zlepšuje proces delaminace elektrod a poskytuje vysoce kvalitní aktivní materiály, které lze znovu použít pro výrobu nových baterií.

Snímky skenovací elektronové mikroskopie (SEM) ukazující morfologické změny aktivního materiálu elektrody při ultrazvukové delaminaci. Všechny snímky byly pořízeny při zvětšení 5000x a excitační energii 10 kV. a) katodový materiál před delaminací, b) delaminovaný katodový aktivní materiál, c) anodový materiál před delaminací a d) delaminovaný anodový materiál.
(studie a obrázky: Lei et al., 2021)

Drcení baterií vs. separace elektrod

Pro regeneraci aktivního materiálu se k rozpuštění kovové fólie, polymerního pojiva a/nebo aktivního materiálu používají buď vodná, nebo organická rozpouštědla. Návrh a tok procesu významně ovlivňují konečný výsledek materiálového využití. Tradiční proces recyklace baterií zahrnuje drcení bateriových modulů. Drcené součásti je však obtížné rozdělit na jednotlivé komponenty. Vyžaduje komplexní zpracování, aby bylo možné získat aktivní /cenný materiál z drcené hmoty. Pro opětovné použití získaných aktivních materiálů je nutný určitý stupeň čistoty. Získávání vysoce čistých materiálů z drcených baterií zahrnuje složité procesy, drsná rozpouštědla, a proto je nákladné. Ultrazvukové vyluhování se úspěšně používá k zesílení a zvýšení výsledků aktivního získávání materiálu z drcených lithium-iontových baterií.
Jako alternativa k tradičnímu drcení se ukázalo, že separace elektrod je účinný proces recyklace baterií, který může výrazně zlepšit čistotu získaných materiálů. Pro proces separace elektrod je baterie demontována na hlavní součásti. Vzhledem k tomu, že elektrody obsahují největší podíl cenného materiálu, je elektroda oddělena a chemicky ošetřena, aby se rozpustily aktivní materiály (lithium, nikl, mangan, kobalt ...) z potažené fólie nebo sběrače proudu. Ultrazvuku je dobře známý pro své intenzivní účinky způsobené akustickou kavitací. Sonomechanické síly působí dostatečným oscilací a smykem k odstranění aktivních materiálů, které jsou vrstveny na fólii. (Struktura potažené fólie je podobná sendviči, fólie ve středu a vrstva aktivního materiálu vytvořila vnější povrch.)
separace elektrod by byla schůdnější možností než drcení, pokud by se používala ve spojení s autonomní demontáží, což by umožnilo čistší toky odpadu a větší zachování hodnoty v dodávce

Ultrazvukový procesor UIP2000hdT (2000 wattů) pro delaminaci bateriových elektrod. Ultrazvuková delaminace je vysoce účinná metoda pro obnovu aktivního materiálu.

ultrasonicator UIP2000hdT je výkonný procesor o výkonu 2000 W pro delaminaci elektrod a recyklace baterií je rychlejší, efektivnější a šetrnější k životnímu prostředí.

Žádost o informace





Ultrazvukové sonotrody pro delaminaci elektrod

Speciální sonotrody dodávající požadovanou amplitudu pro odstranění aktivních materiálů z elektrodové fólie jsou snadno dostupné. Vzhledem k tomu, že intenzita akustické kavitace klesá s rostoucí vzdáleností mezi sonotrodou a elektrodou, je příznivá nepřetržitě rovnoměrná vzdálenost mezi sonotrodou a elektrodou. To znamená, že elektrodový list by měl být přesunut těsně pod špičku sonotrody, kde jsou tlakové vlny silné a hustota kavitace je vysoká. Se speciálními sonotrody, které nabízejí širší šířku než standardní válcová ultrazvuková sonda, Hielscher Ultrasonics nabízí efektivní řešení pro rovnoměrnou delaminaci elektrodových desek z elektrických vozidel. Například elektrody používané v bateriích elektrických vozidel (EV) mají obvykle šířku cca 20 cm. Sonotroda stejné šířky přenáší akustickou kavitaci rovnoměrně na celém povrchu elektrody. Tím se během několika sekund uvolní vrstvy aktivního materiálu do rozpouštědla a mohou být extrahovány a čištěny na prášek. Tento prášek lze znovu použít pro výrobu nových baterií.
Výzkumný tým faradayova institutu ve Velké Británii uvádí, že odstranění vrstev aktivního materiálu z elektrody LIB může být dokončeno za méně než 10 s, pokud je elektroda umístěna přímo pod vysoce výkonnou sonotrodou (1000 až 2000 W, např. UIP1000hdT nebo UIP2000hdT). Během ultrazvukového ošetření jsou adhezivní vazby mezi aktivními materiály a sběrači proudu přerušeny tak, že v následném kroku čištění lze obnovit neporušený sběrač proudu a práškový aktivní materiál.

Ultrazvuku rozbíjí molekulární vazby a usnadňuje obnovu sctive materiálů během recyklace baterie.

Obrázky ukazující účinek ultrazvuku na zadní straně: a) anodové desky lithium-iontové baterie a b) katodové desky lithium-iontové baterie. Anoda byla delaminována v roztoku 0,05M kyseliny citronové; katoda byla delaminována v roztoku 0,1 M NaOH. Sonotroda měla průměr 20 mm, s intenzitou výkonu 120 W/cm2 aplikovanou po dobu 3 sekund, ve vzdálenosti 2,5 mm od sonotrody. Velikost vzorku byla 3 cm x 3 cm.
(studie a obrázky: Lei et al., 2021)

Ultrasonicators pro delaminaci elektrod

Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrábí a distribuuje vysoce výkonné ultrazvukové procesory, které pracují v rozsahu 20kHz. Hielscher Ultrazvuk’ průmyslové ultrasonicators jsou vysoce výkonné ultrazvukové procesory, které mohou dodávat velmi vysoké amplitudy pro náročné aplikace. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24 hodin denně, 7 dní v týdnu. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Pro kontinuální delaminační proces elektrod nabízí Hielscher řadu standardních i přizpůsobených sonotrod. Velikost sonotrody lze přizpůsobit velikosti a šířce materiálu elektrody, čímž se zaměřují na optimální procesní podmínky pro vysoký výkon a vynikající regeneraci.

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,




Literatura / Reference

Ultrazvuková delaminace obnovuje aktivní materiály během několika sekund z použitých elektrod.

Obrázek ukazuje měděnou fólii, ze které byly odstraněny vrstvy grafitu a aktivního materiálu v ultrazvukovém ošetření několika sekund. Získané recyklované komponenty jsou v roztoku vysoké čistoty a získaným sběračem proudu je čistá měď.
(Obrázek a studie: Faraday Institution, University of Birmingham, University of Leicester)


Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem se používají v laboratorních, stolních, pilotních a průmyslových zpracováních.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.


Vysoce výkonný ultrazvuk! Hielscherův sortiment pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicatoru přes bench-top jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.