سونوگرافی برای بازیافت باتری های لیتیوم یون

  • باتری های لیتیوم یون که در اتومبیل های الکتریکی استفاده می شود، در حال حاضر به بازار جرم می آیند و با آن، ظرفیت بازیافت باید توسعه یابد.
  • شستشوی التراسونیک یک روش کارآمد و سازگار با محیط زیست برای بازیابی فلزات مانند لی، Mg، Co، Ni و غیره از باتری های لیتیوم یونی است.
  • سیستم های التراسونیک صنعتی Hielscher برای کاربردهای شستشو قابل اعتماد و قوی هستند و می توانند به راحتی به کارخانه های بازیافت موجود متصل شوند.

بازیافت باتری های لیتیوم یون

باتری های لیتیوم یون به طور گسترده ای در وسایل نقلیه الکتریکی (EV) ، لپ تاپ ها و تلفن های همراه استفاده می شود. این به این معنی است که صرف باتری های لیتیوم یون یک چالش فعلی در مورد مدیریت زباله و بازیافت است. باتری ها یک راننده هزینه بزرگ برای EVs هستند و دفع آنها گران است. محیط زیست و اقتصادی جنبه های فشار برای یک حلقه بازیافت بسته از ضایعات باتری حاوی مواد با ارزش و کمک می کند تا به کاهش ردپای کربن از تولید باتری های لیتیوم یون.
بازیافت باتری های لیتیوم یون در حال رشد است تا بخش صنعت پر رونق به منظور اطمینان از در دسترس بودن در آینده از فلزات خاکی کمیاب و دیگر اجزای باتری و کاهش هزینه های زیست محیطی معدن.

شستشوی التراسونیک صنعتی

شستشوی التراسونیک و استخراج فلز را می توان به فرایندهای بازیافت باتری های اکسید کبالت لیتیوم (به عنوان مثال از لپ تاپ ها، گوشی های هوشمند و غیره) و همچنین باتری های لیتیوم نیکل-منگنز کبالت (از جمله خودروهای الکتریکی) اعمال کرد.
Cavitation produced by Hielscher's UIP1000hdT with cascatrode سونوگرافی با قدرت بالا به علت توانایی آن برای پردازش مایعات و مواد شیمیایی شیمیایی به منظور بهبود انتقال جرم و شروع واکنش شیمیایی شناخته شده است.
اثرات شدید اولتراسونیک قدرت بر اساس پدیده حفره آکوستیک است. با اتصال اولتراسوند قدرت بالا به مایعات / دوغاب، موجهای متناوب فشار کم و فشار بالا در مایعات، حباب های خلاء کوچک تولید می کنند. خازن های کوچک خلاء بر روی سیکل های فشار پایین / فشار بالا رشد می کنند تا زمانی که خسارت وارد می شود. حباب های خلاء فروپاشی می تواند به عنوان میکروسکوپ های در نظر گرفته شود که در آن درجه حرارت تا 5000K، فشار تا 1000tm و نرخ حرارت و سرمایش بیش از 10-10 به وقوع پیوستن. علاوه بر این، نیروهای برشی هیدرودینامیک قوی و جت های مایع با سرعت تا 280 متر در ثانیه تولید می شوند. این شرایط شدید کاویتیشن آکوستیک شرایط فیزیکی و شیمیایی فوق العاده ای را در مایعات سرخ شده دیگر ایجاد می کند و یک محیط مفید برای واکنش های شیمیایی ایجاد می کند (آوا شیمی)

Hielscher's ultrasonicators are reliable and robust systems for the leaching of metals.

پردازشگر اولتراسونیک 48 کیلو وات
برای درخواست های کاربردی مانند جست و خیز فلزات

درخواست اطلاعات




توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


شستشوی التراسونیک در بازیافت باتری های لیتیوم یونی مصرفی. (برای بزرگنمایی کلیک کنید!)

شستشوی التراسونیک فلزات از تخلیه باتری خسته شده است.

کاویتاسیون تولید شده با سونوگرافی می تواند گرماولیز محلول ها و همچنین تشکیل رادیکال ها و واکنش های بسیار واکنشی مانند رادیکال های آزاد، یون های هیدروکسید (OH،) هیدرونیوم (H3O +) و غیره، که شرایط واکنشی فوق العاده ای را در مایع فراهم می کند به طوری که سرعت واکنش به طور قابل توجهی افزایش می یابد. جامدات مانند ذرات توسط جت های مایع شتاب می شوند و از طریق برخورد بین فضایی و ساییدگی افزایش می یابند و سطح انتقال فعال را افزایش می دهند.
مزیت بزرگ از شستشوی اولتراسونیک و بازیابی فلز کنترل دقیقی بر پارامترهای فرایند مانند دامنه، فشار و دما می باشد. این پارامترها می توانند شرایط واکنش را دقیقا به محیط پردازش و خروجی هدفمند تنظیم کنند. علاوه بر این، شستشوی اولتراسونیک، حتی کوچکترین ذرات فلزی را از بستر حذف می کند، در حالی که حفظ ریزساختارها. بهبود بازیابی فلز به علت ایجاد فراصوت سطوح بسیار واکنشی، افزایش سرعت واکنش و بهبود حمل و نقل جمعی است. فرایندهای خنثی سازی می توانند با تأثیر هر یک از پارامترها بهینه سازی شوند و بنابراین نه تنها بسیار موثر هستند، بلکه بسیار کارآمد هستند.
کنترل دقیق پارامترهای آن و بهره وری انرژی موجب شستشوی التراسونیک از تکنیک مطلوب و عالی می شود – به ویژه هنگامی که در مقایسه با اسید شستشوی پیچیده و تکنیک های شل شدن است.

بازیابی التراسونیک LiCoOH2S از باتری های لیتیوم یون مصرفی

Ultrasonication کمک به شستشوی معدنی و رسوب شیمیایی است که برای بازیابی لی به عنوان لی استفاده می شودH2Sشرکت3 و Co به عنوان Co (OH)H2S از اتلاف باتری های لیتیوم یون.
ژانگ و همکاران (2014) بهبود قابل ملاحظه ای از LiCoO را گزارش می کندH2S با استفاده از راکتور اولتراسونیک. به منظور آماده سازی راه حل شروع از 600mL، آنها 10g غیر مجاز LiCoO قرار داده استH2S پودر در یک لیوان و افزودن 2،0 میلی مول / لیتر از محلول لیوون که مخلوط شده بودند.
مخلوط به اشعه ماوراء بنفش ریخته شد و دستگاه همزن شروع شد، دستگاه تکان دهنده در داخل ظرف واکنش قرار داده شد. آن را به 120 درجه سانتیگراد گرم کرد، و سپس دستگاه التراسونیک به 800 وات تنظیم شده بود و حالت اولتراسونیک عمل به چرخه های شارژ پالس 5 ثانیه تنظیم شد. ON / 2 ثانیه خاموش اشعه ماوراء بنفش برای 6 ساعت اعمال شد و سپس مخلوط واکنش به دمای اتاق خنک شد. باقی مانده جامد چند بار با آب دیونیزه شده شسته شد و در دمای 80 درجه سانتی گراد تا وزن ثابت خشک شد. نمونه بردار برای آزمایش های بعدی و تولید باتری جمع آوری شد. ظرفیت شارژ در چرخه اول 134.2mAh / g و ظرفیت تخلیه 133.5mAh / g است. راندمان شارژ و تخلیه برای بار اول 99.5٪ بود. پس از 40 سیکل، ظرفیت تخلیه نیز 132.9mAh / g است. (ژانگ و همکاران 2014)

کریستال های LiCoO2 را به Ultrasonically بازیابی. (برای بزرگنمایی کلیک کنید!)

استفاده از کریستال LiCoO2 قبل از () و پس از (ب) درمان اولتراسوند در 120 درجه سانتیگراد برای 6 ساعت. منبع: ژانگ و همکاران 2014

شستشوی التراسونیک با اسیدهای ارگانیک مانند اسید سیتریک نه تنها موثر، بلکه همچنین سازگار با محیط زیست است. تحقیقات نشان می دهد که شستشوی Co و Li با اسید سیتریک کارآمد تر از اسید های غیر معدنی H استH2Sبنابراین4 و HCl بیش از 96٪ شرکت و تقریبا 100٪ لی با استفاده از باتری های لیتیوم یونی مصرف می شود. این واقعیت که اسیدهای ارگانیک مانند اسید سیتریک و اسید استیک ارزان و قابل تجزیه هستند، به مزایای بیشتر زیست محیطی و اقتصادی کمک می کند.

سونوگرافی صنعتی صنعتی با قدرت بالا

UIP4000hdT - Hielscher's 4kW high-performance ultrasonic system Hielscher Ultrasonics تامین کننده طولانی مدت شما برای سیستم های اولتراسونیک بسیار کارآمد و قابل اعتماد است که توانایی لازم برای یافتن فلزات از مواد زائد را فراهم می کند. برای بازتولید باتری های لیتیوم یون با استخراج فلزات مانند کبالت، لیتیم، نیکل و منگنز، سیستم های اولتراسونیک قدرتمند و قوی ضروری هستند. اولتراسونیک Hielscher’ واحد های صنعتی مانند UIP4000hdT (4 کیلو وات)، UIP10000 (10 کیلو وات) . UIP16000 (16 کیلو وات) قوی ترین و قوی ترین سیستم های سونوگرافی با کارایی بالا در بازار هستند. تمام واحدهای صنعتی ما می تواند به طور مداوم با دامنه های بسیار بالا تا 200μm در عملیات 24/7 اجرا شود. برای دامنه های حتی بالاتر، سونوترودهای سفارشی سونوگرافی در دسترس هستند. استحکام تجهیزات اولتراسونیک Hielscher اجازه می دهد تا برای 24/7 عملیات در کار سنگین و در شرایط سخت است. Hielscher همچنین سوناترودهای ویژه و راکتورها را برای دمای بالا، فشار و مایعات خورنده نیز فراهم می کند. این باعث می شود ما ultrasonicators صنعتی مناسب برای تکنیک های استخراج فلزات، به عنوان مثال درمان هیدرومتالورژی.

جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:

دسته ای دوره نرخ جریان دستگاه های توصیه شده
00.1 به 20L 00.2 به 4L / دقیقه UIP2000hdT
10 تا 100L 2 تا 10L / دقیقه UIP4000
خب 10 تا 100L / min و UIP16000
خب بزرگتر خوشه UIP16000

تماس با ما! / از ما بپرسید!

لطفاجهت کسب اطلاعات بیشتراز فرم زیر استفاده کنید .









لطفا توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


ادبیات / منابع

  • گلمحمد زاده ر.، رشچی ف.، وحیدی ع. (2017): بازیابی لیتیوم و کبالت از باتری های لیتیوم یون با استفاده از اسیدهای آلی: بهینه سازی فرایند و جنبه های جنبشی. مدیریت زباله 64، 2017. 244-254.
  • شین س. م. لی D.-W .؛ وانگ جی. پ. (2018): تولید پودر نانوسید نیکل از LiNiOH2S از مصرف باتری لیتیوم یون. فلزات 8، 2018.
  • ژانگ Z.، او W.، لی جی، Xia جی، Hu H.، Huang J. (2014): نوترکیب هیدروترمال نوآورانه سونوگرافی LiCoOH2S از کاتد از باتری های لیتیوم یونی مصرف شده. بین المللی J. Electrochem. علم، 9 (2014). 3691-3700.
  • Zhang Z.، He W.، Li G.، Xia J.، Hu H.، Huang J.، Shengbo Z. (2014): بازیافت مواد اکسید کبالت لیتیوم از کاتد از باتری های لیتیوم یونی مصرف شده. ECS Electrochemistry Letters، 3 (6)، 2014. A58-A61.

پست های مرتبط

آمار ارزشمند دانستن

باتری لیتیوم یون

باتری لیتیوم یون (LIB) ترمینال جمعی برای باتری های قابل شارژ است که دارای تراکم انرژی بالا هستند و اغلب در الکترونیک مصرفی مانند اتومبیل های الکترونیکی، اتومبیل های هیبریدی، لپ تاپ ها، تلفن های همراه، آی پاد و غیره به کار می روند. در مقایسه با انواع دیگر باتری های قابل شارژ با اندازه و ظرفیت مشابه، LIB ها به مراتب سبک تر هستند.
بر خلاف باتری اولیه لیتیوم یکبار مصرف، LIB از ترکیب لیتیوم متصل شده به جای لیتیوم فلزی به عنوان الکترود استفاده می کند. اجزای اصلی یک باتری لیتیوم یون، الکترودهای آن است – آند و کاتد – و الکترولیت
اکثر سلول ها از لحاظ الکترولیت، جداساز، فویل و پوشش، اجزاء مشترک دارند. تفاوت عمده بین فن آوری های سلولی مواد استفاده شده به عنوان “مواد فعال” مانند کاتد و آند. گرافیت ماده ای است که اغلب استفاده می شود به عنوان آند، در حالی که کاتد از لیمو لایه ای (M = Mn، Co و Ni)، اسپینل LiMnH2Sاميد4، یا Olivine LiFePO4. الکترولیتهای مایع الکترولیتی آلی (به عنوان مثال، نمک LiPF6 در مخلوطی از حلالهای آلی مانند کربنات اتیلن (EC)، دی متیل کربنات (DMC)، دی اتيل کربنات (DEC)، اتیل متیل کربنات (EMC)، و غیره) جنبش یونی
با توجه به مواد الکترود مثبت (کاتد) و منفی (آند)، چگالی انرژی و ولتاژ LIB به ترتیب متفاوت است.
هنگامی که در وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شود، معمولا باتری الکتریکی (EVB) یا باتری کششی مورد استفاده قرار می گیرد. چنین باتری های کششی در لیفتراک، چرخ دستی های گلف، اسکرابر طبقه، موتورسیکلت های الکتریکی، اتومبیل های الکتریکی، کامیون ها، کامیون ها و دیگر وسایل الکتریکی استفاده می شود.

بازیافت فلز از باتری های باتری لیتیوم یونی

باتری های لیتیوم یون دارای مقادیر کمتری نسبت به سایر انواع باتری هایی هستند که اغلب حاوی سرب یا کادمیم هستند و بنابراین به عنوان محیط زیست مورد توجه قرار می گیرند. با این حال، مقدار زیادی از باتری های لیتیوم مصرفی که باید به عنوان باتری های منتقل شده از اتومبیل های الکتریکی دفع شود، یک مشکل زباله را نشان می دهد. بنابراین، یک حلقه بازیافت بسته باطری های لیتیوم یونی ضروری است. از لحاظ اقتصادی، عناصر فلزی مانند آهن، مس، نیکل، کبالت و لیتیوم می توانند در تولید باتری های جدید مورد استفاده قرار گیرند. بازیافت همچنین می تواند از کمبود آینده جلوگیری کند.
با این که باتری های دارای بارهای نیکل بالاتر وارد بازار می شوند، تولید بدون باطری کبالت امکان پذیر نیست. محتوای نیکل بالاتری با هزینه ای برخوردار است: با افزایش محتوای نیکل، پایداری باتری کاهش می یابد و در نتیجه باعث کاهش طول عمر آن و قابلیت شارژ سریع می شود.

افزایش تقاضا برای باتری های لیتیوم یون. منبع: Deutsche Bank

افزایش تقاضا برای باتری های لیتیوم، نیاز به افزایش ظرفیت بازیافت برای باتری های باتری را دارد.

فرایند بازیافت

باتری های وسایل نقلیه الکتریکی مانند Tesla Roadster عمر تقریبی 10 سال دارند.
بازیافت باتری های خالی باتری لیتیوم یک فرآیند سختگیرانه است زیرا از مواد شیمیایی خطرناک و ولتاژ بالا برخوردار است که با خطر فرار از حرارتی، شوک الکتریکی و انتشار مواد خطرناک همراه است.
برای ایجاد یک بازیافت حلقه بسته، هر پیوند شیمیایی و تمام عناصر باید به بخش های فردی خود تقسیم شوند. با این حال، انرژی مورد نیاز برای بازیافت چرخه بسته بسیار گران است. با ارزش ترین مواد برای بازیابی فلزات مانند نیکل، کو، کروم، لی و غیره است. از آنجا که معدن گران قیمت و قیمت های بالای قطعات فلزات، بازیافت از لحاظ اقتصادی جذاب است.
فرآیند بازیافت باتری های لیتیوم یون با تخلیه و تخلیه باتری شروع می شود. قبل از باز کردن باتری، برای غیرفعال کردن مواد شیمیایی موجود در باتری، نیاز به انفجار است. Passivation می تواند توسط انجماد فریزر یا اکسیداسیون کنترل شود. بسته به اندازه باتری، باتری ها می توانند برداشته شوند و به سلول جدا شوند. پس از تخریب و خرد کردن، اجزای با روش های مختلف (از قبیل غربالگری، غربالگری، برداشت دست، جداسازی مغناطیسی، مرطوب و بالستیک)، به منظور حذف روده سلولی، آلومینیوم، مس و پلاستیک از پودر الکترود، جدا می شوند. جداسازی مواد الکترود برای فرآیندهای پایین دست، مانند درمان هیدرومتالورژی ضروری است.
پیرولیز
برای پردازش پیرولیتی، باتری های شسته شده در یک کوره که سنگ آهک به عنوان یک عامل تشکیل دهنده سرباره اضافه شده ذوب می شود.

فرایندهای هیدروترمال
پردازش هیدرومتالورژیک براساس واکنش اسیدی است تا رسوبات را به عنوان فلزات رسوب دهد. فرایندهای هیدرومتالورژی معمولی شامل شستشو، بارش، تبادل یونی، استخراج حلال و الکترولیز محلول های آبی است.
مزایای استفاده از پردازش هیدروترمال، بازده بالا بهبود 95٪ Ni و Co به عنوان نمک، 90٪ لیتیون می تواند رسوب شود و بقیه تا 80٪ بهبود یابد.

به خصوص کبالت جزء مهمی در کاتد باتری لیتیوم یون برای کاربردهای انرژی و انرژی بالا است.
اتومبیل های فعلی هیبریدی مانند تویوتای پریوس، از باتری های هیدرید فلزی نیکل استفاده می کنند که تخریب، تخلیه و بازیافت با باتری های لیتیوم یون مشابه می باشند.

Hielscher Ultrasonics تولید ultrasonicators با کارایی بالا.

دستگاه های صوتی قدرتمند از آزمایشگاه و نیمکت به تولید صنعتی.