Los ultrasonidos hacen más eficiente el reciclaje de baterías de iones de litio

El litio es un material escaso y muy valioso presente en las baterías de alto rendimiento, como las de iones de litio. El litio es el material más valioso que se recupera en el reciclaje de baterías de iones de litio, pero también otros minerales y metales como el cobalto, el manganeso, el níquel, el cobre y el aluminio son metales valiosos para su recuperación. La ultrasonicación de alta intensidad se utiliza como técnica de agitación y lixiviación de alto cizallamiento para extraer, eliminar y disolver minerales y metales valiosos de las baterías gastadas. El método de sonicación es muy eficaz, consume poca energía y se puede instalar fácilmente en instalaciones de reciclaje totalmente comerciales.

Visión general: Proceso de reciclaje de baterías de iones de litio

El proceso de reciclado de metales preciosos y materiales procedentes de baterías de iones de litio gastadas suele implicar varios pasos. He aquí una visión general:

  1. Recogida y clasificación: Las baterías de ión-litio usadas se recogen y clasifican en función de su tipo y composición química.
  2. Desmontaje: En primer lugar, se rompe y retira la cubierta de plástico de la batería y, a continuación, se introduce la batería desnuda en nitrógeno líquido para neutralizar las sustancias reactivas y explosivas. De este modo se evita la liberación repentina de toda la energía almacenada y la consiguiente ignición y explosión asociadas. A continuación, las baterías se desmontan para separar los distintos componentes, como el cátodo, el ánodo, el electrolito y la carcasa.
  3. Trituración: Las baterías desmontadas se trituran en trozos más pequeños para aumentar la superficie de los procesos posteriores.
  4. Deslaminación del electrodo: Antes del tratamiento de extracción de metales, los electrodos aislados, es decir, el cátodo y el ánodo, deben desmontarse. Dado que el material del cátodo suele estar adherido a la lámina de aluminio mediante un aglutinante, normalmente fluoruro de polivinilideno (PVDF) o politetrafluoroetileno (PTFE), resulta difícil separar el cátodo y la lámina de aluminio.
  5. Tratamiento químico: Los componentes triturados de la batería se someten a diversos tratamientos químicos para disolver y separar los distintos materiales. Esto puede implicar la lixiviación con ácido u otros disolventes para extraer metales valiosos como el litio, el cobalto, el níquel y el cobre.
  6. Recuperación y depuración: A continuación, los metales disueltos se recuperan de la solución mediante procesos como la precipitación, la extracción con disolventes o métodos electroquímicos. Estos pasos ayudan a purificar y concentrar los metales preciosos.

Mejora de la recuperación de metales preciosos por sonicación

Los ultrasonidos de potencia pueden mejorar las etapas de deslaminación de electrodos y lixiviación de metales y materiales preciosos intensificando las reacciones y haciendo así que el proceso de recuperación sea significativamente más eficaz. La ultrasonicación, es una técnica que utiliza ondas ultrasónicas de alta intensidad para crear vibraciones mecánicas y cavitación acústica en un medio líquido. Las potentes fuerzas de la ultrasonicación se utilizan para mejorar el proceso de reciclaje de metales preciosos procedentes de baterías de iones de litio gastadas de varias maneras:
 

  1. Desintegración: La ultrasonicación descompone los materiales triturados de la batería de forma que se crean partículas más pequeñas. Las partículas más pequeñas ofrecen una mayor superficie que hace que la lixiviación química sea más eficaz, ayudando a la liberación de metales valiosos.
  2. Mejora de la lixiviación: La aplicación de ultrasonidos durante los procesos de lixiviación puede mejorar el contacto entre el material sólido y la solución de lixiviación, aumentando la eficacia de la extracción de metales. La lixiviación ultrasónica favorece la extracción de metales y aumenta el rendimiento de recuperación de metales y minerales como el cobalto, el manganeso, el níquel, el cobre y el aluminio.
  3. Mejora de la deslaminación de los electrodos: El objetivo de la deslaminación de electrodos durante el reciclado de baterías es separar los distintos componentes, como electrodos, electrolitos y separadores, para que puedan seguir procesándose o reciclarse individualmente. La ultrasonicación ayuda al desprendimiento y la eliminación de los revestimientos del electrodo. Las fuerzas sonomecánicas favorecen la separación eficaz de las capas de los electrodos.
  4. Reacciones aceleradas: La ultrasonicación favorece una mezcla más rápida y completa, lo que puede acelerar las reacciones químicas durante las fases de recuperación y purificación de metales.
  5. Reducción del consumo de energía: La ultrasonicación puede mejorar la eficacia del proceso, reduciendo el tiempo y la energía necesarios para la recuperación de metales de las pilas usadas.

 
La ultrasonicación puede desempeñar un papel beneficioso en la mejora del proceso de reciclado de metales preciosos y materiales procedentes de baterías de iones de litio gastadas, al aumentar la eficacia y eficiencia de las diversas etapas que intervienen en el proceso de reciclado.
Los pasos del proceso de lixiviación ultrasónica de metales y delaminación de electrodos pueden adaptarse a los procesos de reciclado individuales, que pueden variar a medida que las empresas especializadas en el reciclado de baterías de iones de litio desarrollan y modifican sus procesos para lograr la máxima eficacia.

UIP4000hdT - Potente procesador ultrasónico de 4000 vatios para la separación de cátodos y la lixiviación de metales durante el reciclado de baterías de ión-litio gastadas.

UIP4000hdT – Procesador ultrasónico de 4 kW para reciclar baterías de iones de litio

Solicitar información




Tenga en cuenta nuestra Política de privacidad.


Ultrasonidos para la recuperación altamente eficaz de
 

  • litio
  • cobalto
  • manganeso
  • níquel
  • Cobre
  • aluminio
  • LiCoO2
  • grafito

Cavitación ultrasónica para la separación de cátodos

La ultrasonicación separa los materiales catódicos del papel de aluminio por los efectos de la cavitación acústica. La cavitación acústica o ultrasónica viene determinada por las altas presiones que se producen localmente, las elevadas temperaturas y sus consiguientes descensos, que dan lugar a los respectivos diferenciales de presión y temperatura, así como a intensas microturbulencias y microchorros de alto cizallamiento. Estas fuerzas de cavitación afectan a los límites superficiales, favorecen la transferencia de masa y provocan erosión. Al generar fuerzas tan intensas de naturaleza química, física, térmica y mecánica, la cavitación ultrasónica crea la agitación y la transferencia de masa necesarias para romper la estructura orgánica aglutinante utilizada en las baterías de iones de litio para fijar el cátodo al colector / papel de aluminio.
Mientras que la agitación mecánica, como la agitación por sí sola, es insuficiente para desprender eficazmente el material catódico de la lámina de aluminio, la ultrasonicación de alta intensidad proporciona la energía sonoquímica y sonomecánica necesaria para desprender completamente el material catódico de los colectores. A diferencia de la agitación mecánica, la cavitación ultrasónica genera turbulencias intensas, temperaturas y presiones localmente elevadas, así como agitación, corrientes y chorros de líquido, que rompen el aglutinante, por ejemplo PVDF o PTFE, que conecta el cátodo a la lámina de Al, y erosiona la superficie de ambos, cátodo y lámina de Al. De este modo, el aglutinante entre ambos materiales se destruye adecuadamente y el cátodo y la lámina de aluminio se separan eficazmente.
Por ejemplo, la separación por ultrasonidos da como resultado una alta eficacia de eliminación del cátodo del 99% utilizando N-metil-2-pirrolidona (NMP) como disolvente a 70°C (240 W de potencia ultrasónica y 90 min de tiempo de procesamiento ultrasónico). Dado que la separación catódica por ultrasonidos dispersa el material uniformemente y evita la formación de aglomerados de mayor tamaño, se facilita el posterior proceso de lixiviación del metal.
Más información sobre la deslaminación de electrodos por ultrasonidos para recuperar materiales activos y láminas colectoras de corriente.

"Ultrasonicator

Delaminación de electrodos por ultrasonidos para el reciclaje de baterías

Vídeo en miniatura

 

Lixiviación ultrasónica de minerales

Los efectos de cavitación ultrasónica descritos anteriormente favorecen también la lixiviación de metales de las pilas gastadas. La ultrasonicación de alta intensidad no sólo se utiliza para recuperar minerales en el reciclado de pilas, sino que también se emplea a menudo en la hidrometalurgia y la lixiviación de minerales preciosos (por ejemplo, los relaves mineros). Las altas temperaturas localizadas, las presiones y las fuerzas de cizallamiento intensifican la lixiviación de metales y aumentan significativamente la eficacia de la lixiviación. Mientras que en los puntos calientes cavitacionales se producen temperaturas localizadas muy extremas de hasta 1000 K, las condiciones generales de lixiviación sólo requieren una temperatura suave de aproximadamente 50-60°C. Esto hace que la recuperación de metales por ultrasonidos sea energéticamente eficiente y económica.
La lixiviación por ultrasonidos de minerales procedentes de baterías de iones de litio gastadas se caracteriza por unos índices de recuperación y una eficacia elevados. Por ejemplo, el ácido sulfúrico (H2SO4) se utilizó con éxito como agente de lixiviación en presencia de peróxido de hidrógeno (H2O2) durante la recuperación ultrasónica de minerales del cátodo. La lixiviación ultrasónica con ácido sulfúrico dio lugar a tasas de recuperación del 94,63% para el cobalto y del 98,62% para el litio, respectivamente.
La lixiviación ultrasónica con ácido cítrico orgánico (C6H8O7-H2O) da lugar a recuperaciones muy elevadas de cobre y litio, obteniéndose un 96% de cobre y casi un 100% de litio a partir de las baterías de Li-ion gastadas.

Reactor ultrasónico industrial multisonda para la recuperación de metales de baterías de ión-litio usadas. La lixiviación ultrasónica proporciona altos rendimientos de recuperación de litio, cobalto, cobre, aluminio y níquel.

MultiSonoReactor con hasta 5 sondas ultrasónicas: Mezclador industrial ultrasónico de alto cizallamiento de alta intensidad para el procesamiento en línea, por ejemplo, lixiviación de metales, separación de cátodos y láminas de aluminio, así como extracción de minerales de baterías de iones de litio gastadas.


El UIP16000 es un potente mezclador ultrasónico de alto cizallamiento de 16 kW utilizado para aplicaciones exigentes como la lixiviación de metales, las dispersiones minerales y la homogeneización de lodos muy viscosos y abrasivos.

El UIP16000, un potente homogeneizador ultrasónico de 16.000 vatios para la extracción de minerales, la lixiviación de metales y la separación de cátodos en el reciclado de pilas

Ventajas de la tecnología de reciclaje de baterías por ultrasonidos
 

  • elevada eficiencia
  • Técnica establecida
  • funcionamiento sencillo
  • Uso de disolventes poco/no tóxicos
  • Casi ninguna emisión de gases de escape / huella de CO2
  • Seguro
  • respetuoso con el medio ambiente

Sencillo y seguro: Escalado por ultrasonidos: de las pruebas de viabilidad al reciclaje industrial

Los equipos ultrasónicos de alto rendimiento para el reciclaje de baterías de iones de litio están disponibles para su instalación en banco, piloto e industrial. Dado que la separación de cátodos por ultrasonidos y la lixiviación por ultrasonidos de minerales de baterías gastadas son procesos ya establecidos, el proceso desde las primeras pruebas, la optimización para sus requisitos de proceso específicos y la instalación de un sistema de separación y/o lixiviación por ultrasonidos totalmente industrial es rápido y sencillo.

Ultrasonidos de alto rendimiento para el reciclaje de baterías

Célula de flujo UIP4000hdT para sonicación en línea a escala industrialHielscher Ultrasonics suministra ultrasonicadores de alto rendimiento en cualquier tamaño y capacidad. Con el UIP16000 (16 kW), Hielscher fabrica el procesador de ultrasonidos más potente del mundo. El UIP16000, así como todos los demás sistemas industriales de ultrasonidos, se pueden agrupar fácilmente según la capacidad de procesamiento requerida. Todos los ultrasonicadores de Hielscher están fabricados para funcionar 24 horas al día, 7 días a la semana, a plena carga y en entornos exigentes.
Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores ultrasónicos industriales pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados.

Sondas ultrasónicas y sonorreactores para cualquier volumen

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics cubre todo el espectro de procesadores por ultrasonidos, desde los compactos ultrasonicadores de laboratorio, pasando por los sistemas de sobremesa y piloto, hasta los procesadores por ultrasonidos totalmente industriales con capacidad para procesar camiones cargados por hora. La gama completa de productos nos permite ofrecerle el equipo de ultrasonidos más adecuado para su aplicación, capacidad de proceso y objetivos de producción.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Los ultrasonidos de Hielscher pueden controlarse a distancia mediante un navegador. Los parámetros de sonicación pueden supervisarse y ajustarse con precisión a los requisitos del proceso.Todos los procesadores por ultrasonidos de Hielscher se pueden controlar con precisión y, por tanto, son fiables en las aplicaciones de R&D y la producción. La amplitud es uno de los parámetros cruciales del proceso que influyen en la eficiencia y eficacia de las reacciones inducidas sonoquímica y sonomecánicamente. Todos los ultrasonidos Hielscher’ permiten ajustar con precisión la amplitud. Los sonotrodos y las bocinas de refuerzo son accesorios que permiten modificar la amplitud en un rango aún más amplio. Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy elevadas y ofrecer la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7.
Los ajustes precisos de la amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante un software inteligente le ofrecen la posibilidad de separar el cátodo de la lámina de aluminio, así como de lixiviar minerales y metales de las baterías de iones de litio gastadas en las condiciones ultrasónicas más eficaces. Sonicación óptima para el reciclaje más eficaz de baterías de iones de litio.
La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en entornos exigentes. Esto convierte a los equipos de ultrasonidos de Hielscher en una herramienta de trabajo fiable que cumple los requisitos de su proceso de reciclaje.

Máxima calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher prioriza los más altos estándares de calidad para sus procesadores por ultrasonidos. Todos los equipos de ultrasonidos se diseñan, fabrican y prueban exhaustivamente en nuestra sede central de Teltow, cerca de Berlín (Alemania). La robustez y fiabilidad de los equipos de ultrasonidos de Hielscher los convierten en un caballo de batalla en su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de las sondas y reactores ultrasónicos de alto rendimiento de Hielscher.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del loteTasa de flujoDispositivos recomendados
10 a 2000 mL20 a 400 mL/min.UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L0,2 a 4 L/minUIP2000hdT
10 a 100 L2 a 10 L/minUIP4000hdT
n.a.10 a 100 L/minUIP16000
n.a.mayorGrupo de UIP16000

Póngase en contacto con nosotros/Envíenos su pregunta

Solicitar más información

Utilice el siguiente formulario para solicitar información adicional sobre procesadores ultrasónicos, aplicaciones y precio. Estaremos encantados de hablar con usted sobre su proceso y ofrecerle un sistema de ultrasonidos que cumpla sus requisitos.









Tenga en cuenta nuestra Política de privacidad.



Información interesante

Baterías de iones de litio

Una batería de iones de litio, también batería Li-ion, es un tipo de batería recargable. En comparación con las baterías de plomo y níquel, los dispositivos de iones de litio utilizan un cátodo, un ánodo y un electrolito como conductor.
Como todas las baterías, las de iones de litio almacenan energía química, que luego se convierte en energía eléctrica para proporcionar una carga eléctrica estática para la alimentación.
Las baterías de iones de litio se utilizan habitualmente en aparatos electrónicos portátiles como ordenadores portátiles, teléfonos inteligentes y vehículos eléctricos. La aplicación de las baterías de iones de litio suscita también un creciente interés por parte de las empresas militares y aeroespaciales.

Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan en procesos de laboratorio, de sobremesa, piloto e industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.

Estaremos encantados de hablar de su proceso.

Pongámonos en contacto.