اولتراسونیک بازیافت باتری لیتیوم یون را کارآمدتر می کند

لیتیوم یک ماده کمیاب و بسیار ارزشمند است که در باتری های با کارایی بالا مانند باتری های لیتیوم یون وجود دارد. لیتیوم با ارزش ترین ماده ای است که در بازیافت باتری لیتیوم یون بازیابی می شود، اما سایر مواد معدنی و فلزات مانند کبالت، منگنز، نیکل، مس و آلومینیوم نیز فلزات ارزشمندی برای بازیابی هستند. امواج فراصوت با شدت بالا به عنوان همزن برشی بالا و تکنیک شستشو برای استخراج، حذف و حل مواد معدنی و فلزات ارزشمند از باتری های مصرف شده استفاده می شود. روش فراصوت بسیار کارآمد، انرژی کارآمد است و به راحتی برای نصب و راه اندازی در تاسیسات بازیافت کاملا تجاری در دسترس است.

بررسی اجمالی: فرآیند بازیافت باتری لیتیوم یون

فرآیند بازیافت فلزات گرانبها و مواد از باتری های لیتیوم یونی مصرف شده معمولا شامل چندین مرحله است. در اینجا یک نمای کلی وجود دارد:

1. جمع آوری و مرتب سازی: باتری های لیتیوم یونی مصرف شده بر اساس انواع و مواد شیمیایی آنها جمع آوری و مرتب می شوند.
2. جداسازی قطعاتابتدا پوشش پلاستیکی باتری شکسته و برداشته می شود.: پس از آن، باتری برهنه در نیتروژن مایع قرار می گیرد تا مواد واکنش پذیر و انفجاری را خنثی کند. این مرحله اطمینان حاصل می کند که از آزاد شدن ناگهانی تمام انرژی ذخیره شده و احتراق و انفجار متعاقب آن جلوگیری می شود. سپس، باتری ها جدا می شوند تا اجزای مختلف مانند کاتد، آند، الکترولیت و بدنه از هم جدا شوند.
3. ریز: باتری های جدا شده به قطعات کوچکتر خرد می شوند تا سطح برای فرآیندهای بعدی افزایش یابد.
4. لایه لایه شدن الکترود: قبل از عملیات استخراج فلز، الکترودهای جدا شده، یعنی کاتد و آند، باید بیشتر جدا شوند. از آنجایی که مواد کاتدی به طور کلی توسط یک چسب به فویل آلومینیومی چسبانده می شود, معمولا پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) یا پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE), حذف کاتد و فویل آلومینیوم از یکدیگر کار دشواری است.
5. درمان شیمیایی: اجزای باتری خرد شده تحت درمان های شیمیایی مختلفی قرار می گیرند تا مواد مختلف را حل و جدا کنند. این ممکن است شامل شستشوی با اسید یا حلال های دیگر برای استخراج فلزات ارزشمندی مانند لیتیوم، کبالت، نیکل و مس باشد.
6. بازیابی و تصفیه: سپس فلزات محلول از طریق فرآیندهایی مانند بارش، استخراج حلال یا روش های الکتروشیمیایی از محلول بازیابی می شوند. این مراحل به تصفیه و تغلیظ فلزات گرانبها کمک می کند.

بازیابی فلزات گرانبها بهبود یافته توسط فراصوت

سونوگرافی قدرت می تواند مراحل لایه لایه شدن الکترود و شستشوی فلزات گرانبها و مواد را با تشدید واکنش ها افزایش دهد و در نتیجه روند بازیابی را به طور قابل توجهی کارآمدتر کند. امواج فراصوت ، این تکنیکی است که از امواج اولتراسوند با شدت بالا برای ایجاد ارتعاشات مکانیکی و حفره صوتی در یک محیط مایع استفاده می کند. نیروهای قوی امواج فراصوت برای افزایش فرآیند بازیافت فلزات گرانبها از باتری های لیتیوم یون مصرف شده به روش های مختلفی استفاده می شود:
 

1. فروپاشی: امواج فراصوت تجزیه مواد باتری خرد شده به طوری که ذرات کوچکتر ایجاد می شوند. ذرات کوچکتر سطح بالاتری را ارائه می دهند که باعث می شود شستشوی شیمیایی به طور موثرتری انجام شود و به آزادسازی فلزات ارزشمند کمک کند.
2. شستشوی بهبود یافته: استفاده از اولتراسونیک در طول فرآیندهای شستشو می تواند تماس بین مواد جامد و محلول شستشو را افزایش دهد و کارایی استخراج فلز را افزایش دهد. شستشوی اولتراسونیک باعث استخراج فلز می شود و بازده بازیابی فلزات و مواد معدنی مانند کبالت، منگنز، نیکل، مس و آلومینیوم را افزایش می دهد.
3. لایه لایه شدن الکترود بهبود یافته: هدف از لایه لایه شدن الکترود در طول بازیافت باتری، جداسازی اجزای مختلف مانند الکترودها، الکترولیت ها و جداکننده ها است تا بتوان آنها را به صورت جداگانه پردازش یا بازیافت کرد. امواج فراصوت کمک به جدا شدن و حذف پوشش از الکترود. نیروهای سونومکانیکی باعث جداسازی کارآمد لایه های الکترودها می شوند.
4. واکنش های تسریع شده: امواج فراصوت ترویج مخلوط کردن سریع تر و کامل تر، که می تواند واکنش های شیمیایی در طول مراحل بازیابی و تصفیه فلز را تسریع کند.
5. کاهش مصرف انرژی: اولتراسونیک می تواند بهره وری فرآیند را افزایش دهد، زمان و انرژی مورد نیاز برای بازیابی فلز از باتری های مصرف شده را کاهش دهد.

 
امواج فراصوت می تواند نقش مفیدی در بهبود فرآیند بازیافت فلزات گرانبها و مواد از باتری های لیتیوم یون مصرف شده با افزایش اثربخشی و بهره وری مراحل مختلف درگیر در فرآیند بازیافت ایفا کند.
مراحل فرآیند شستشوی فلز اولتراسونیک و لایه لایه شدن الکترود را می توان با فرآیندهای بازیافت فردی تطبیق داد، که می تواند متفاوت باشد زیرا شرکت های متخصص در بازیافت باتری لیتیوم یون فرآیندهای خود را به بالاترین کارایی توسعه داده و اصلاح می کنند.

کاویتاسیون التراسونیک برای جداسازی کاتد

Ultrasonication جدا مواد کاتد از فویل آلومینیوم با اثرات حفره صوتی. کاویتاسیون صوتی یا اولتراسونیک توسط فشارهای بالا محلی ، درجه حرارت بالا و قطره های بعدی آنها و در نتیجه اختلاف فشار و دما مربوطه و همچنین میکرو تلاطم های شدید و میکرو جت های برشی بالا تعیین می شود. این نیروهای حفره ای بر مرزهای سطحی تأثیر می گذارند، انتقال جرم را تقویت می کنند و باعث فرسایش می شوند. با تولید چنین نیروهای شدیدی از شیمیایی، فیزیکی، حرارتی و ماهیت مکانیکی، حفره اولتراسونیک ایجاد تحریک و انتقال جرم مورد نیاز برای شکستن ساختار چسب آلی مورد استفاده در باتری های لیتیوم یون برای ثابت کردن کاتد به جمع کننده / فویل آلومینیوم.
در حالی که تحریک مکانیکی مانند هم زدن به تنهایی کافی است برای جدا کردن مواد کاتد به طور موثر از فویل آلومینیومی، ultrasonication با شدت بالا فراهم می کند سونوشیمیایی و سونومکانیکی انرژی مورد نیاز برای حذف مواد کاتد به طور کامل از کلکتور. در مقابل هم زدن مکانیکی، حفره مافوق صوت تولید تلاطم شدید، دما و فشار محلی بالا و همچنین تحریک، جریان و جت های مایع، که شکستن چسباننده، به عنوان مثال PVDF یا PTFE، که کاتد را به فویل Al متصل می کند، و سطح هر دو، کاتد و فویل Al را فرسایش می دهد. بدین ترتیب, چسب بین هر دو ماده به درستی تخریب می شود و کاتد و فویل آلومینیوم به طور موثر از هم جدا می شوند.
به عنوان مثال، جداسازی اولتراسونیک منجر به راندمان بالا از حذف کاتد 99٪ با استفاده از N-متیل-2-pyrrolidone (NMP) به عنوان حلال در 70 °C (قدرت اولتراسونیک 240 وات، و 90 دقیقه زمان پردازش اولتراسونیک). از آنجا که جداسازی کاتد اولتراسونیک مواد را به طور مساوی پراکنده می کند و از آگلومراهای بزرگتر جلوگیری می کند، فرآیند شستشوی فلز پس از آن تسهیل می شود.
اطلاعات بیشتر در مورد لایه لایه شدن الکترود اولتراسونیک به منظور بازیابی مواد فعال و فویل های جمع کننده فعلی!

شستشوی التراسونیک از مواد معدنی

اثرات حفره ای مافوق صوت که در بالا توضیح داده شد ترویج شستشوی فلزات از باتری های مصرف شده, هم. سونوگرافی با شدت بالا نه تنها برای بازیابی مواد معدنی در بازیافت باتری استفاده می شود، بلکه اغلب در هیدرومتالورژی و شستشوی سنگ معدن گرانبها (به عنوان مثال باطله معدن) استفاده می شود. دماها، فشارها و نیروهای برشی موضعی بالا، آبشویی فلز را تشدید کرده و راندمان آبشویی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. در حالی که در نقاط داغ حفره ای دمای بسیار شدید موضعی تا 1000 کلوین رخ می دهد، شرایط کلی شستشوی فقط به دمای ملایم تقریبا 50-60 درجه سانتیگراد نیاز دارد. این باعث می شود بازیابی فلز اولتراسونیک انرژی کارآمد و مقرون به صرفه باشد.
شستشوی اولتراسونیک مواد معدنی از باتری های لیتیوم یون مصرف شده است که با نرخ بازیابی بالا و بهره وری مشخص می شود. به عنوان مثال، اسید سولفوریک (H2SO4) با موفقیت به عنوان عامل شستشو در حضور پراکسید هیدروژن (H2O2) در طول بازیابی مواد معدنی مافوق صوت از کاتد استفاده شد. شستشوی اولتراسونیک با اسید سولفوریک منجر به نرخ بازیابی 94.63٪ برای کبالت و 98.62٪ برای لیتیوم شد.
شستشوی التراسونیک با اسید سیتریک آلی (C6H8O7 · H2O) منجر به بازیابی بسیار زیاد مس و لیتیوم می شود و 96 درصد مس و نزدیک به 100 درصد لیتیوم از باتری های لیتیوم یونی مصرف شده به دست می آید.

ساده و ایمن: مقیاس اولتراسونیک از تست های امکان سنجی تا بازیافت صنعتی

تجهیزات اولتراسونیک با کارایی بالا برای بازیافت باتری لیتیوم یون به راحتی برای نصب نیمکت، خلبان و صنعتی در دسترس است. از آنجا که جداسازی کاتد اولتراسونیک و شستشوی اولتراسونیک مواد معدنی از باتری های مصرف شده در حال حاضر فرآیندهای تاسیس، فرایند از اولین آزمایشات، بهینه سازی به نیازهای فرآیند خاص خود را و نصب و راه اندازی یک جداسازی اولتراسونیک به طور کامل صنعتی و / یا سیستم شستشو سریع و ساده است.
اطلاعات بیشتر در مورد مزایای شستشوی اولتراسونیک برای بازیافت باتری پایدار و معدن شهری!

Ultrasonicators با کارایی بالا برای بازیافت باتری

Hielscher مافوق صوت تامین ultrasonicators با کارایی بالا در هر اندازه و ظرفیت. با UIP16000 (16kW) ، Hielscher تولید کننده پردازنده اولتراسونیک قوی ترین در سراسر جهان. UIP16000 و همچنین سایر سیستم های اولتراسونیک صنعتی می توانند به راحتی به ظرفیت پردازش مورد نیاز خوشه شوند. همه مافوق صوت Hielscher برای عملیات 24/7 تحت بار کامل و در محیط های خواستار ساخته شده است.
شرکت Hielscher Ultrasonics ’ پردازنده های اولتراسونیک صنعتی می توانند دامنه های بسیار بالایی را ارائه دهند. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی به طور مداوم در عملیات 24/7 اجرا کرد. برای دامنه های حتی بالاتر ، سونوترودهای اولتراسونیک سفارشی در دسترس هستند.

پروب های اولتراسونیک و سونو راکتورها برای هر حجمی

Hielscher مافوق صوت محدوده محصول را پوشش می دهد طیف کاملی از پردازنده های اولتراسونیک از آزمایشگاه جمع و جور ultrasonicators بیش از نیمکت بالا و سیستم های خلبان به پردازنده های مافوق صوت به طور کامل صنعتی با ظرفیت پردازش کامیون در هر ساعت. طیف کامل محصول به ما این امکان را می دهد که مناسب ترین تجهیزات اولتراسونیک را برای کاربرد، ظرفیت فرآیند و اهداف تولید شما به شما ارائه دهیم.

دامنه های دقیق قابل کنترل برای نتایج مطلوب

همه پردازنده های مافوق صوت Hielscher دقیقا قابل کنترل و در نتیجه اسب کار قابل اعتماد در R&D و تولید. دامنه یکی از پارامترهای مهم فرآیند است که بر کارایی و اثربخشی واکنش های ناشی از سونوشیمیایی و سونومکانیکی تأثیر می گذارد. همه Hielscher اولتراسونیک’ پردازنده ها امکان تنظیم دقیق دامنه را فراهم می کنند. سونوترودها و بوق های تقویت کننده لوازم جانبی هستند که امکان تغییر دامنه را در محدوده وسیع تری فراهم می کنند. پردازنده های اولتراسونیک صنعتی Hielscher را می توانید دامنه بسیار بالا ارائه و ارائه شدت مافوق صوت مورد نیاز برای برنامه های کاربردی خواستار. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی به طور مداوم در عملیات 24/7 اجرا کرد.
تنظیمات دامنه دقیق و نظارت دائمی بر پارامترهای فرآیند اولتراسونیک از طریق نرم افزار هوشمند به شما این امکان را می دهد که کاتد را از فویل آلومینیومی جدا کنید و همچنین مواد معدنی و فلزات را از باتری های لیتیوم یون مصرف شده تحت موثرترین شرایط اولتراسونیک شستشو دهید. فراصوت بهینه برای کارآمدترین بازیافت باتری لیتیوم یون!
استحکام از Ultrssonicators Hielscher اجازه می دهد تا برای عملیات 24/7 در وظیفه سنگین و در محیط های خواستار. این باعث می شود صوتی Hielscher یک ابزار کار قابل اعتماد است که برآورده کردن نیازهای فرآیند بازیافت خود را.

بالاترین کیفیت – طراحی و ساخت آلمان

به عنوان یک کسب و کار خانوادگی و خانوادگی, Hielscher اولویت بالاترین استانداردهای کیفیت برای پردازنده های اولتراسونیک آن. همه ultrasonicators طراحی، تولید و به طور کامل در دفتر مرکزی ما در Teltow در نزدیکی برلین، آلمان مورد آزمایش قرار گرفت. استحکام و قابلیت اطمینان از تجهیزات اولتراسونیک Hielscher را آن را به یک اسب کار در تولید خود را. 24/7 عملیات تحت بار کامل و در محیط های خواستار یک ویژگی طبیعی از پروب های اولتراسونیک با کارایی بالا Hielscher و راکتورها است.

جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:

حقایقی که ارزش دانستن دارند

باتری های لیتیوم یونی چیست؟

باتری لیتیوم یونی، همچنین باتری لیتیوم یون، نوعی باتری قابل شارژ است. در مقایسه با باتری های مبتنی بر سرب و نیکل، دستگاه های لیتیوم یون از کاتد، آند و الکترولیت به عنوان رسانا استفاده می کنند.
مانند همه باتری ها، باتری های لیتیوم یون انرژی شیمیایی را ذخیره می کنند که سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می شود تا بار الکتریکی ساکن برای برق فراهم کند.
باتری های لیتیوم یونی معمولا برای وسایل الکترونیکی قابل حمل مانند لپ تاپ، تلفن های هوشمند و همچنین وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شوند. استفاده از باتری های لیتیوم یونی نیز علاقه فزاینده ای را از سوی شرکت های نظامی و هوافضا برمی انگیزد.