Elektroodide ringlussevõtt – Väga tõhus ultraheli delaminatsiooniga

Elektroodide ultraheli delaminatsioon võimaldab mõne sekundi jooksul taastada aktiivseid materjale, nagu liitium, nikkel, mangaan, koobalt jne. Seega muudab ultraheli elektroodide delaminatsioon korduvkasutatavate materjalide taaskasutamise patareidest kiiremaks, rohelisemaks ja oluliselt vähem energiamahukaks. Uuringud on juba tõestanud, et ultraheli delaminatsioon võib olla 100 korda kiirem kui tavalised ringlussevõtu tehnikad.

Võimsus ultraheli parandab aktiivsete materjalide taaskasutamist elektroodidest

Elektroodide ultraheliga kaetud delaminatsioon pakub kiiret, tõhusat ja jätkusuutlikku lähenemist aktiivsete materjalide ja fooliumi taastamiseks. Need elektroodi osad on väärtuslikud materjalid, mida saab taaskasutada uute patareide valmistamiseks. Ultraheli delaminatsioon ei ole mitte ainult oluliselt energiatõhusam kui hüdrometallurgilised ja pürometallergilised ringlussevõtu protsessid, vaid ka kõrgema puhtusastmega materjalid.

Ultraheli elektroodi delaminatsiooni eelised

  • Kiire (lõpetatud sekunditega)
  • Lihtne rakendada
  • Kohandatav elektroodi suurustega
  • Environmetal-sõbralik
  • Ökonoomne
  • ohutu
"Ultraheliaator

Ultraheli elektroodide delaminatsioon aku ringlussevõtuks

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Suure võimsusega ultraheli laineid kasutatakse aktiivsete materjalide taastamiseks aku elektroodidest. Ultraheli elektroodide delaminatsioon muudab korduvkasutatavate materjalide taaskasutamise patareidest kiiremaks, rohelisemaks ja oluliselt vähem energiamahukaks.

Ultraheliprotsessor sonotroodiga elektroodide delamineerimiseks. Ultraheli elektroodide delaminatsioon muudab korduvkasutatavate materjalide taaskasutamise patareidest kiiremaks, rohelisemaks ja oluliselt vähem energiamahukaks.

Aku ringlussevõtt: elektroodide eraldamine ja delaminatsioon

Liitiumioonaku (LIB) ringlussevõtu eesmärk on taastada väärtuslikke materjale. Elektroodid sisaldavad väärtuslikke ja haruldasi materjale, nagu liitium, nikkel, mangaan, koobalt jne, mida saab tõhusalt taastada pideva ultraheli delaminatsiooniprotsessi abil. Ultraheliprotsessorid, mis on varustatud sondiga (sonotrood), võivad luua intensiivseid amplituudid. Amplituud edastab ultrahelilained vedelasse keskkonda (nt lahustivann), kus vahelduva kõrgsurve / madala rõhu tsüklite tõttu tekivad vaakummullid. Need vaakummullid kasvavad mõne tsükli jooksul, kuni nad jõuavad suuruseni, kus nad ei suuda enam energiat absorbeerida. Sel hetkel lagunevad mullid vägivaldselt. Mullide implosioon tekitab kohapeal väga energiarikka keskkonna, kus vedelad joad on kuni 280m/s kiirusega kuni 280m/s, intensiivsed turbulentsid, väga kõrged temperatuurid (u 5000 K), rõhud (u 2000atm) ning vastavalt temperatuuri- ja rõhuerinevused.
See ultraheli poolt indutseeritud mullide implosiooni nähtus on tuntud akustiline kavitatsioon. Akustilise kavitatsiooni mõjud eemaldavad aktiivse materjali komposiitkile fooliumvoolu kollektorist, mis on mõlemalt poolt kaetud komposiitkilega. aktiivne materjal sisaldab enamasti liitiummangaanoksiidi (LMO) ja liitiumnikkelmangaani koobaltoksiidi (LiNiMnCoO2 või NMC) pulbri segu ning süsinikmustat juhtiva lisandina.
Ultraheli delaminatsiooni mehhanism põhineb füüsilistel jõududel, mis on võimelised purustama molekulaarseid sidemeid. Võimsuse-ultraheli intensiivsuse tõttu on sageli kergemad lahustid piisavad, et eemaldada aktiivse materjali kihid fooliumist või praegusest kollektorist. Seega on elektroodi ultraheli delaminatsioon kiirem, keskkonnasõbralik ja oluliselt vähem energiamahukas.

Kõrge intensiivsusega ultraheliuuring parandab oluliselt elektroodide delaminatsiooniprotsessi ja annab kvaliteetseid aktiivseid materjale, mida saab taaskasutada uute patareide tootmiseks.

Skaneerivad elektronmikroskoopia (SEM) pildid, mis näitavad elektroodi aktiivse materjali morfoloogilisi muutusi ultraheli delamineerimisel. Kõik pildid on tehtud 5000x suurenduse ja 10 kV ergastusenergiaga. a) katoodmaterjali eellamineerimine, b) deslameeritud katoodi aktiivmaterjal, c) anoodimaterjal eellaminatsioonimaterjal ja d) deslameeritud anoodimaterjal.
(uuring ja pildid: Lei et al., 2021)

Aku purustamine vs elektroodide eraldamine

Aktiivse materjali taaskasutamiseks kasutatakse kas vesi- või orgaanilisi lahusteid metallfooliumi, polümeeri sideaine ja/või toimeaine lahustamiseks. Protsessi ülesehitus ja vool mõjutavad oluliselt materjali taaskasutamise lõpptulemust. Traditsiooniline aku ringlussevõtu protsess hõlmab akumoodulite purustamist. Purustatud komponente on siiski raske üksikuteks komponentideks eraldada. See nõuab keerulist töötlemist, et saada purustatud massist aktiivset / väärtuslikku materjali. Taastatud aktiivsete materjalide taaskasutamiseks on vaja teatud puhtusastet. Väga puhaste materjalide toomine purustatud aku lahtiselt hõlmab keerulisi protsesse, karme lahusteid ja on seetõttu kallis. Ultraheli leostumist kasutatakse edukalt, et intensiivistada ja parandada aktiivse materjali taastumise tulemusi purustatud liitiumioonakudest.
Alternatiivse protsessina traditsioonilisele purustamisele on elektroodide eraldamine osutunud tõhusaks aku ringlussevõtu protsessiks, mis võib oluliselt parandada saadud materjalide puhtust. Elektroodide eraldamise protsessi jaoks demonteeritakse aku selle peamisteks komponentideks. Kuna elektroodid sisaldavad suurimat osa väärtuslikust materjalist, eraldatakse elektrood ja töödeldakse keemiliselt, et lahustada aktiivsed materjalid (liitium, nikkel, mangaan, koobalt ...) kaetud fooliumist või praegusest kollektorist. Ultraheliuuring on tuntud akustilise kavitatsiooni põhjustatud intensiivsete mõjude poolest. Sonomehaanilised jõud rakendavad piisavalt võnkumist ja nihet, et eemaldada aktiivsed materjalid, mis on fooliumile kihistatud. (Kaetud fooliumi struktuur on sarnane võileivaga, keskel olev foolium ja välispinna ehitanud aktiivne materjalikiht.)
elektroodide eraldamine muudaks elujõulisemaks võimaluse kui purustamine, kui seda kasutatakse koos autonoomse demonteerimisega, võimaldades puhtamaid jäätmevooge ja suuremat väärtuse säilitamist tarnimisel.

Ultraheliprotsessor UIP2000hdT (2000 vatti) aku elektroodide delamineerimiseks. Ultraheli delaminatsioon on väga tõhus meetod aktiivse materjali taastamiseks.

Ultraheligaator UIP2000hdT on 2000-vatine võimas protsessor elektroodide delamineerimiseks ans muudab aku ringlussevõtu kiiremaks, tõhusamaks ja keskkonnasõbralikumaks.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli sonotroodid elektroodide delamineerimiseks

Spetsiaalsed sonotroodid, mis tagavad vajaliku amplituudi aktiivsete materjalide eemaldamiseks elektroodifooliumist, on kergesti kättesaadavad. Kuna akustilise kavitatsiooni intensiivsus väheneb sonotroodi ja elektroodi vahelise kauguse suurenemisega, on sonotroodi ja elektroodi vaheline pidevalt ühtlane kaugus soodne. See tähendab, et elektroodilehte tuleb liigutada tihedalt sonotroodi otsa all, kus rõhulained on tugevad ja kavitatsioonitihedus kõrge. Spetsiaalsete sonotroodidega, mis pakuvad laiemat laiust kui tavaline silindriline ultraheli sond, pakub Hielscheri ultraheli tõhus lahendus elektrisõidukite elektroodilehtede ühtlaseks delamineerimiseks. Näiteks elektrisõidukite (EV) akudes kasutatavate elektroodide laius on tavaliselt umbes 20 cm. Sama laiusega sonotrood edastab akustilise kavitatsiooni ühtlaselt kogu elektroodi pinnal. Seega vabanevad mõne sekundi jooksul lahustisse aktiivse materjali kihid ning neid saab ekstraheerida ja puhastada pulbriks. Seda pulbrit saab taaskasutada uute patareide tootmiseks.
Suurbritannia Faraday Instituudi uurimisrühm teatab, et aktiivse materjali kihtide eemaldamist LIB elektroodist saab lõpule viia vähem kui 10 sekundiga, kui elektrood asub otse suure võimsusega sonotroodi all (1000–2000 W, nt. UIP1000hdT või UIP2000hdT). Ultraheli töötlemise ajal purunevad aktiivsete materjalide ja praeguste kollektorite vahelised liimisidemed nii, et järgnevas puhastusetapis saab taastada terve voolukollektori ja pulbrilise aktiivse materjali.

Ultraheli purustamine katkestab molekulaarsed sidemed ja hõlbustab kiudainete taaskasutamist aku ringlussevõtu ajal.

Pildid, mis näitavad ultraheli mõju tagaküljele: a) liitiumioonaku anoodileht ja b) liitium-ioonaku katoodleht. Anood delamineeriti 0,05 M sidrunhappe lahuses; katood delamineeriti lahuses 0,1 M NaOH. Sonotroodi läbimõõt oli 20 mm, võimsusintensiivsust rakendati 120 W/cm2 3 sekundit, sonotroodist 2,5 mm kaugusel. Proovi suurus oli 3 cm x 3 cm.
(uuring ja pildid: Lei et al., 2021)

Ultraheliuuringud elektroodide delamineerimiseks

Hielscheri ultraheli kujundab, toodab ja levitab suure jõudlusega ultraheliprotsessoreid, mis töötavad vahemikus 20kHz. Hielscheri ultraheli’ tööstuslikud ultraheliprotsessorid on suure võimsusega ultraheliprotsessorid, mis võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi nõudlike rakenduste jaoks. Kuni 200 μm amplituudid saab hõlpsasti töötada 24/7 operatsiooni ajal. Veelgi kõrgemate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Elektroodide pideva delaminatsiooniprotsessi jaoks pakub Hielscher erinevaid standardseid ja kohandatud sonotroode. Sonotroodi suurust saab kohandada elektroodimaterjali suuruse ja laiusega, suunates seeläbi optimaalsed protsessitingimused suure läbilaskevõime ja suurepärase taastumise jaoks.

Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!

Küsige lisateavet

Palun kasutage allolevat vormi, et küsida lisateavet ultraheli protsessorite, rakenduste ja hinna kohta. Meil on hea meel arutada teie protsessi teiega ja pakkuda teile ultraheli süsteem, mis vastab teie vajadustele!









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.




Kirjandus/viited

Ultraheli delaminatsioon taastab aktiivsed materjalid mõne sekundi jooksul kulutatud elektroodidest.

Pildil on vaskfoolium, millest grafiidi ja aktiivse materjali kihid eemaldati mõne sekundi ultrahelitöötlusega. Taastatud komponendid on kõrge puhtusastmega lahuses ja saadud praegune kollektor on puhas vask.
(Pilt ja uuring: Faraday Institution, Birminghami Ülikool, Leicesteri Ülikool)


Ultraheli kõrge nihega homogenisaatoreid kasutatakse laboris, pink-top, piloot ja tööstuslik töötlemine.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.


Suure jõudlusega ultraheli! Hielscheri tootevalik hõlmab kogu spektrit alates kompaktsest labori ultraheliaatorist üle pink-top üksuste kuni täistööstuslike ultrahelisüsteemideni.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid Lab et tööstuslik suurus.