Ultralyd gør lithium-ion batteri genbrug mere effektiv

Lithium er et sjældent og meget værdifuldt materiale, der findes i højtydende batterier, såsom Li-ion-batterier. Lithium er det mest værdifulde materiale, der inddrives i Li-ion batteri genanvendelse, men også andre mineraler og metaller såsom kobolt, mangan, nikkel, kobber og aluminium er værdifulde metaller til nyttiggørelse. Høj intensitet ultralydbehandling bruges som høj-shear agitation og udvaskning teknik til at udtrække, fjerne og opløse værdifulde mineraler og metaller fra brugte batterier. Sonikeringsmetoden er meget effektiv, energieffektiv og er let tilgængelig for installation i fuld-kommercielle genbrugsanlæg.

Oversigt: Genbrugsprocessen for Li-Ion-Batteri

Genvindingsprocesserne kan variere, efterhånden som virksomheder med speciale i genbrug af Li-ion-batterier udvikler og ændrer deres processer til højeste effektivitet. Men for at genvinde værdifulde materialer såsom lithium fra batterierne, følgende trin er påkrævet:
Først er batteriets plastikdæksel brudt op og fjernet. Derefter sættes det nøgne batteri i flydende nitrogen for at neutralisere reaktive, eksplosive stoffer. Dette trin sikrer, at en pludselig frigivelse af al lagret energi og den efterfølgende tænding og eksplosion forbundet med forhindres.
Efter disse præparative trin placeres batteriet derefter på en drejebænk, hvor batteriet åbnes med en sav, så den ydre skal kan fjernes. Katoden, anode og separatoren fjernes ned til batteriets kerne og ekstraheres og placeres i en ovn, hvor de tørres i 24 timer ved ca. 60-120°C. Før metaludsugningen skal de isolerede elektroder, dvs. Da katodematerialet generelt klæbes til aluminiumsfolie af et bindemiddel, almindeligvis polyvinylidenfluorid (PVDF) eller polytetrafluorethylen (PTFE), er det en vanskelig opgave at fjerne katode og aluminiumsfolie fra hinanden. For korrekt at adskille katodematerialet fra folien har ultralydsadskillelsen vist sig at være en yderst effektiv, hurtig og økonomisk behandling. Men ultralydproces intensiveringen stopper ikke her. Ultralydudvaskning af metaller og mineraler såsom kobolt, mangan, nikkel, kobber og aluminium fremmer metaludvinding og øger udbyttet af genvundne metaller.

Ultralydkavitation til katodeseparation

Ultralydbehandling adskiller katodematerialer fra aluminiumsfolie ved hjælp af virkningerne af akustisk kavitation. Akustisk eller ultralydkavitation bestemmes af lokalt forekommende højt tryk, høje temperaturer og deres efterfølgende fald, hvilket resulterer i respektive tryk- og temperaturforskelle samt intense mikroturbulenser og mikro-jetfly med høj forskydning. Disse kavitationskræfter påvirker overfladegrænser, fremmer masseoverførsel og forårsager erosion. Generering af sådanne intense kræfter af kemisk, fysisk, termisk og mekanisk karakter, ultralyd kavitation skaber den nødvendige agitation og masseoverførsel til at bryde den organiske bindemiddel struktur, der anvendes i lithium-ion-batterier til at fiksere katoden til opkøber / aluminiumsfolie.
Mens mekanisk omrøring såsom omrøring alene er utilstrækkelig til at frigøre katoden materiale effektivt fra aluminiumsfolie, høj intensitet ultralydbehandling giver den nødvendige sonochemical og sonomekansk energi til at fjerne katode materiale helt fra samlere. I modsætning til mekanisk omrøring, ultralyd kavitation genererer intens turbulens, lokalt høje temperaturer og tryk samt agitation, streaming og flydende jetfly, som bryder op bindemidlet, fx PVDF eller PTFE, som forbinder katoden til Al folie, og eroderer overfladen af både katode og Al folie. Derved bindemidlet mellem begge materialer er korrekt destrueret og katode og aluminiumsfolie er effektivt adskilt.
For eksempel resulterer ultralydsadskillelse i høj effektivitet af katodefjernelsen af 99% ved hjælp af N-methyl-2-pyrrolidon (NMP) som opløsningsmiddel ved 70 °C (240 W ultralydseffekt og 90 min ultralydsbehandlingstid). Da ultralyd katodeseparation spreder materialet jævnt og forhindrer større agglomerater, lettes den efterfølgende metaludvaskningsproces.
Læs mere om ultralydelektrode delaminering for at genvinde aktive materialer og nuværende kollektorfolier!

Ultralydudvaskning af mineraler

De ultralydkavitationelle virkninger beskrevet ovenfor fremmer også udvaskning af metaller fra brugte batterier. Højintensiv ultralydbehandling bruges ikke kun til at genvinde mineral i batterigenbrug, men bruges også ofte i hydrometallurgi og udvaskning af dyrebare malme (f.eks. Minedrift tailings). De høje lokaliserede temperaturer, tryk og forskydningskræfter intensiverer metaludvaskningen og øger udvaskningseffektiviteten betydeligt. Mens der i kavitationshot-spots forekommer lokaliserede meget ekstreme temperaturer på op til 1000 K, kræver de samlede udvaskningsforhold kun milde temperaturer på ca. 50-60 °C. Dette gør ultralydmetalgenvinding energieffektiv og økonomisk.
Ultralydudvaskning af mineraler fra brugte Li-ion-batterier er kendetegnet ved høje restitutionsrater og effektivitet. For eksempel blev svovlsyre (H2SO4) med succes anvendt som udvaskningsmiddel ved tilstedeværelse af hydrogenperoxid (H2O2) under ultralydmineralgenvinding fra katoden. Ultralydudvaskning med svovlsyre resulterede i restitutionsrater på henholdsvis 94,63% for kobolt og 98,62% for lithium.
Ultralydudvaskning med organisk citronsyre (C6H8O7· H2O) resulterer i meget høje genindvindinger af kobber og lithium, opnå 96% kobber og næsten 100% lithium fra de brugte Li-ion batterier.

Enkel og sikker: Ultralydskalering fra gennemførlighedstest til industriel genbrug

Højtydende ultralydsudstyr til genbrug af Li-ion-batteri er let tilgængeligt til bench-top, pilot og industriel installation. Da ultralyd katodeseparation og ultralydudvaskning af mineraler fra brugte batterier allerede er etablerede processer, er processen fra første forsøg, optimering til dine specifikke proceskrav og installation af et fuldt industrielt ultralydsadskillelses- og/eller udvaskningssystem hurtig og enkel.

Højtydende ultralydsenheder til genbrug af batterier

Hielscher Ultrasonics leverer højtydende ultralydsenheder i enhver størrelse og kapacitet. Med UIP16000 (16kW) fremstiller Hielscher den mest kraftfulde ultralydsprocessor på verdensplan. UIP16000 samt alle andre industrielle ultralydsystemer kan nemt klynger til den ønskede behandlingskapacitet. Alle Hielscher ultralydsenheder er bygget til 24/7 drift under fuld belastning og i krævende miljøer.
Hielscher Ultralyd’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift. For endnu højere amplituder, tilpassede ultralydssonotroder er tilgængelige.

Ultralydsonder og Sono-reaktorer for enhver volumen

Hielscher Ultrasonics produktsortiment dækker hele spektret af ultralydsprocessorer fra kompakte lab ultrasonicators over bench-top og pilot systemer til fuldt industrielle ultralydsprocessorer med kapacitet til at behandle truckloads i timen. Det fulde produktsortiment giver os mulighed for at tilbyde dig det mest egnede ultralydsudstyr til din applikation, proceskapacitet og produktionsmål.

Præcist kontrollerbare amplituder for optimale resultater

Alle Hielscher ultralydsprocessorer er præcist kontrollerbare og dermed pålidelige arbejdsheste i R&D og produktion. Amplituden er en af de afgørende procesparametre, der påvirker effektiviteten af sonokemiske og sonomekanisk inducerede reaktioner. Alle Hielscher Ultralyd’ processorer giver mulighed for den præcise indstilling af amplituden. Sonotroder og booster horn er tilbehør, der gør det muligt at ændre amplituden i en endnu bredere vifte. Hielschers industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder og levere den nødvendige ultralydsintensitet til krævende applikationer. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift.
Præcise amplitudeindstillinger og permanent overvågning af ultralydsprocesparametrene via smart software giver dig mulighed for at adskille katode fra aluminiumsfolien samt til udvaskning af mineraler og metaller fra brugte Li-ion-batterier under de mest effektive ultralydsforhold. Optimal sonikering til mest effektive Genbrug af Li-ion-batteri!
Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift på tunge og i krævende miljøer. Dette gør Hielschers ultralydsudstyr til et pålideligt arbejdsværktøj, der opfylder dine krav til genbrugsprocessen.

Højeste kvalitet – Designet og fremstillet i Tyskland

Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher de højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydsenheder er designet, fremstillet og grundigt testet i vores hovedkvarter i Teltow nær Berlin, Tyskland. Robusthed og pålidelighed af Hielschers ultralydsudstyr gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7 drift under fuld belastning og i krævende miljøer er et naturligt kendetegn ved Hielschers højtydende ultralydssonder og reaktorer.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: