Ultrasonics tehostaa litiumioniakkujen kierrätystä

Litium on niukka ja erittäin arvokas materiaali, jota esiintyy korkean suorituskyvyn akuissa, kuten litiumioniakuissa. Litium on arvokkain materiaali, joka otetaan talteen litiumioniakkujen kierrätyksessä, mutta myös muut mineraalit ja metallit, kuten koboltti, mangaani, nikkeli, kupari ja alumiini, ovat arvokkaita metalleja talteen. Korkean intensiteetin ultrasonicationia käytetään korkean leikkauksen sekoitus- ja uuttotekniikkana arvokkaiden mineraalien ja metallien uuttamiseksi, poistamiseksi ja liuottamiseksi käytetyistä paristoista. Sonikaatiomenetelmä on erittäin tehokas, energiatehokas ja helposti saatavilla asennettavaksi täysin kaupallisiin kierrätyslaitoksiin.

Yleiskatsaus: Li-ion-akkujen kierrätysprosessi

Jalometallien ja käytettyjen litiumioniakkujen materiaalien kierrätysprosessi sisältää tyypillisesti useita vaiheita. Tässä on yleinen yleiskatsaus:

1. Keräys ja lajittelu: Käytetyt litiumioniakut kerätään ja lajitellaan niiden tyypin ja kemikaalien perusteella.
2. Purkaminen: Ensin akun muovikansi hajotetaan ja poistetaan. Sen jälkeen paljas akku laitetaan nestemäiseen typpeen reaktiivisten, räjähtävien aineiden neutraloimiseksi. Tämä vaihe varmistaa, että kaiken varastoidun energian äkillinen vapautuminen ja siihen liittyvä syttyminen ja räjähdys estetään. Sitten paristot puretaan eri komponenttien, kuten katodin, anodin, elektrolyytin ja kotelon, erottamiseksi.
3. Murskaamiseen: Puretut paristot silputaan pienemmiksi paloiksi pinta-alan lisäämiseksi seuraavia prosesseja varten.
4. Elektrodin delaminointi: Ennen metalliuuttokäsittelyä eristetyt elektrodit eli katodi ja anodi on purettava edelleen. Koska katodimateriaali tarttuu yleensä alumiinifolioon sideaineella, yleensä polyvinyylideenifluoridilla (PVDF) tai polytetrafluorieteenillä (PTFE), katodin ja alumiinifolion poistaminen toisistaan on vaikea tehtävä.
5. Kemiallinen käsittely: Silputut akkukomponentit käyvät läpi erilaisia kemiallisia käsittelyjä eri materiaalien liuottamiseksi ja erottamiseksi. Tähän voi sisältyä liuotus hapolla tai muilla liuottimilla arvokkaiden metallien, kuten litiumin, koboltin, nikkelin ja kuparin, uuttamiseksi.
6. Talteenotto ja puhdistus: Liuenneet metallit otetaan sitten talteen liuoksesta prosesseilla, kuten saostuksella, liuotinuutolla tai sähkökemiallisilla menetelmillä. Nämä vaiheet auttavat puhdistamaan ja tiivistämään jalometallit.

Jalometallien talteenotto parani sonikaatiolla

Teho-ultraääni voi parantaa jalometallien ja materiaalien elektrodien delaminoitumisen ja huuhtoutumisen vaiheita tehostamalla reaktioita, mikä tekee talteenottoprosessista huomattavasti tehokkaamman. Ultrasonication, se on tekniikka, joka käyttää korkean intensiteetin ultraääniaaltoja mekaanisten värähtelyjen ja akustisen kavitaation luomiseen nestemäisessä väliaineessa. Ultrasonicationin vahvoja voimia käytetään parantamaan jalometallien kierrätysprosessia käytetyistä Li-ion-akuista useilla tavoilla:
 

1. Hajoaminen: Ultrasonication hajottaa silputut akkumateriaalit niin, että syntyy pienempiä hiukkasia. Pienemmät hiukkaset tarjoavat suuremman pinta-alan, mikä tekee kemiallisesta huuhtoutumisesta tehokkaampaa ja auttaa arvokkaiden metallien vapautumisessa.
2. Parannettu uutto: Ultrasonicationin soveltaminen liuotusprosessien aikana voi parantaa kiinteän materiaalin ja uuttoliuoksen välistä kosketusta, mikä lisää metallin uuttamisen tehokkuutta. Ultraääniuutto edistää metallien uuttamista ja lisää talteenotettujen metallien ja mineraalien, kuten koboltin, mangaanin, nikkelin, kuparin ja alumiinin, saantoa.
3. Parannettu elektrodin delaminaatio: Elektrodien delaminoinnin tavoitteena paristojen kierrätyksen aikana on erottaa eri komponentit, kuten elektrodit, elektrolyytit ja erottimet, jotta niitä voidaan edelleen käsitellä tai kierrättää erikseen. Ultrasonication auttaa pinnoitteiden irtoamisessa ja poistamisessa elektrodista. Sonomekaaniset voimat edistävät elektrodikerrosten tehokasta erottumista.
4. Nopeutetut reaktiot: Ultrasonication edistää nopeampaa ja perusteellisempaa sekoittamista, mikä voi nopeuttaa kemiallisia reaktioita metallien talteenotto- ja puhdistusvaiheiden aikana.
5. Pienempi energiankulutus: Ultrasonication voi parantaa prosessin tehokkuutta, vähentää aikaa ja energiaa, joka tarvitaan metallin talteenottoon käytetyistä paristoista.

 
Ultrasonicationilla voi olla hyödyllinen rooli jalometallien ja käytettyjen litiumioniakkujen materiaalien kierrätysprosessin parantamisessa lisäämällä kierrätysprosessiin liittyvien eri vaiheiden tehokkuutta ja tehokkuutta.
Ultraäänimetallien huuhtoutumisen ja elektrodien delaminoinnin prosessivaiheet voidaan mukauttaa yksittäisiin kierrätysprosesseihin, jotka voivat vaihdella, kun litiumioniakkujen kierrätykseen erikoistuneet yritykset kehittävät ja muuttavat prosessejaan mahdollisimman tehokkaasti.

Ultraäänikavitaatio katodien erottamiseen

Ultrasonication erottaa katodimateriaalit alumiinifoliosta akustisen kavitaation vaikutuksilla. Akustinen tai ultraäänikavitaatio määräytyy paikallisesti esiintyvien korkeiden paineiden, korkeiden lämpötilojen ja niiden myöhempien pudotusten perusteella, mikä johtaa vastaaviin paine- ja lämpötilaeroihin sekä voimakkaisiin mikroturbulensseihin ja korkean leikkauksen mikrosuihkuihin. Nämä kavitaatiovoimat vaikuttavat pinnan rajoihin, edistävät massansiirtoa ja aiheuttavat eroosiota. Tällaisten voimakkaiden kemiallisten, fysikaalisten, termisten ja mekaanisten voimien tuottaminen ultraäänikavitaatio luo tarvittavan sekoituksen ja massansiirron litiumioniakuissa käytetyn orgaanisen sideainerakenteen rikkomiseksi katodin kiinnittämiseksi kollektoriin / alumiinifolioon.
Vaikka mekaaninen sekoitus, kuten pelkkä sekoittaminen, ei riitä irrottamaan katodimateriaalia tehokkaasti alumiinifoliosta, korkean intensiteetin ultrasonication tarjoaa tarvittavan sonokemiallisen ja sonomekaanisen energian katodimateriaalin poistamiseksi kokonaan keräilijöistä. Toisin kuin mekaaninen sekoittaminen, ultraäänikavitaatio aiheuttaa voimakkaita turbulensseja, paikallisesti korkeita lämpötiloja ja paineita sekä sekoitus-, virtaus- ja nestesuihkuja, jotka hajottavat sideaineen, esimerkiksi PVDF tai PTFE, jotka yhdistävät katodin Al-kalvoon ja heikentävät sekä katodin että Al-kalvon pintaa. Näin molempien materiaalien välinen sideaine tuhoutuu kunnolla ja katodi ja alumiinifolio erotetaan tehokkaasti.
Esimerkiksi ultraäänierotus johtaa katodin poiston korkeaan tehokkuuteen 99% käyttämällä N-metyyli-2-pyrrolidonia (NMP) liuottimena 70 ° C: ssa (240 W: n ultraääniteho ja 90 minuutin ultraäänikäsittelyaika). Koska ultraäänikatodin erotus hajottaa materiaalin tasaisesti ja estää suurempia agglomeraatteja, seuraava metallin liuotusprosessi helpottuu.
Lue lisää ultraäänielektrodien delaminaatiosta aktiivisten materiaalien ja virrankeräyskalvojen talteenottamiseksi!

Mineraalien ultraääniuutto

Edellä kuvatut ultraäänikavitaatiovaikutukset edistävät metallien huuhtoutumista myös käytetyistä paristoista. Korkean intensiteetin ultrasonicationia ei käytetä vain mineraalien talteenottoon paristojen kierrätyksessä, vaan sitä käytetään usein myös hydrometallurgiassa ja arvokkaiden malmien huuhtoutumisessa (esim. Korkeat paikalliset lämpötilat, paineet ja leikkausvoimat tehostavat metallin huuhtoutumista ja lisäävät liuotustehokkuutta merkittävästi. Vaikka kavitaatiokuumissa pisteissä esiintyy paikallisia erittäin äärimmäisiä lämpötiloja, jopa 1000 K, yleiset huuhtoutumisolosuhteet vaativat vain lievää lämpötilaa, noin 50-60 °C. Tämä tekee ultraäänimetallien talteenotosta energiatehokkaan ja taloudellisen.
Mineraalien ultraääniuutolle käytetyistä Li-ion-akuista on ominaista korkea talteenottoaste ja tehokkuus. Esimerkiksi rikkihappoa (H2SO4) käytettiin menestyksekkäästi liuotusaineena vetyperoksidin (H2O2) läsnä ollessa ultraäänimineraalien talteenoton aikana katodista. Ultraääniuutto rikkihapolla johti koboltin talteenottoasteeseen 94,63% ja litiumin 98,62%.
Ultraääniuutto orgaanisella sitruunahapolla (C6H8O7· H2O) johtaa erittäin korkeaan kuparin ja litiumin talteenottoon, jolloin käytetyistä litiumioniakuista saadaan 96% kuparia ja lähes 100% litiumia.

Yksinkertainen ja turvallinen: Ultraäänilaajennus toteutettavuustesteistä teolliseen kierrätykseen

Korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteet litiumioniakkujen kierrätykseen ovat helposti saatavilla penkki-, pilotti- ja teollisuusasennuksiin. Koska ultraäänikatodierotus ja mineraalien ultraääniuutto käytetyistä paristoista ovat jo vakiintuneita prosesseja, prosessi ensimmäisistä kokeista, optimointi erityisiin prosessivaatimuksiin ja täysin teollisen ultraäänierotus- ja / tai liuotusjärjestelmän asentaminen on nopeaa ja yksinkertaista.
Lue lisää ultraääniliuotuksen eduista kestävässä akkujen kierrätyksessä ja kaupunkien kaivostoiminnassa!

Korkean suorituskyvyn ultraääniastiat paristojen kierrätykseen

Hielscher Ultrasonics toimittaa korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita missä tahansa koossa ja kapasiteetissa. UIP16000: lla (16kW) Hielscher valmistaa maailman tehokkaimman ultraääniprosessorin. UIP16000 samoin kuin kaikki muut teolliset ultraäänijärjestelmät voidaan helposti klusteroida vaadittuun käsittelykapasiteettiin. Kaikki Hielscher-ultraäänilaitteet on rakennettu 24/7 käyttöön täydellä kuormituksella ja vaativissa ympäristöissä.
Hielscher Ultrasonics’ Teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja.

Ultraäänianturit ja Sono-reaktorit mihin tahansa tilavuuteen

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa täyden valikoiman ultraääniprosessoreita kompakteista laboratorioultraäänilaitteista penkki- ja pilottijärjestelmiin täysin teollisiin ultraääniprosessoreihin, joilla on kyky käsitellä kuorma-autokuormia tunnissa. Koko tuotevalikoiman avulla voimme tarjota sinulle sopivimmat ultraäänilaitteet sovellukseesi, prosessikapasiteettiisi ja tuotantotavoitteisiisi.

Tarkasti säädettävät amplitudit optimaalisiin tuloksiin

Kaikki Hielscherin ultraääniprosessorit ovat tarkasti hallittavissa ja siten luotettavia työhevosia R: ssä&D ja tuotanto. Amplitudi on yksi ratkaisevista prosessiparametreista, jotka vaikuttavat sonokemiallisesti ja sonomekaanisesti indusoitujen reaktioiden tehokkuuteen ja vaikuttavuuteen. Kaikki Hielscherin ultraääni’ Prosessorit mahdollistavat amplitudin tarkan asettamisen. Sonotrodit ja tehostesarvet ovat lisävarusteita, joiden avulla amplitudia voidaan muuttaa entistä laajemmalla alueella. Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit ja toimittaa vaaditun ultraääni-intensiteetin vaativiin sovelluksiin. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa.
Tarkat amplitudiasetukset ja ultraääniprosessiparametrien pysyvä seuranta älykkään ohjelmiston avulla antavat sinulle mahdollisuuden erottaa katodi alumiinifoliosta sekä liuottaa mineraaleja ja metalleja käytetyistä litiumioniakuista tehokkaimmissa ultraääniolosuhteissa. Optimaalinen sonikaatio tehokkaimpaan litiumioniakkujen kierrätykseen!
Hielscher ultrssonicatorsin kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä. Tämä tekee Hielscher-sonikaattoreista luotettavia työvälineitä, jotka täyttävät kierrätysprosessisi vaatimukset.

Korkealaatuisia – Suunniteltu ja valmistettu Saksassa

Perheyrityksenä ja perheyrityksenä Hielscher asettaa etusijalle ultraääniprosessoriensa korkeimmat laatustandardit. Kaikki ultraäänilaitteet suunnitellaan, valmistetaan ja testataan perusteellisesti pääkonttorissamme Teltowissa lähellä Berliiniä, Saksassa. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys ja luotettavuus tekevät siitä työhevosen tuotannossasi. 24/7 toiminta täydellä kuormituksella ja vaativissa ympäristöissä on Hielscherin korkean suorituskyvyn ultraäänianturien ja reaktoreiden luonnollinen ominaisuus.

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Faktoja, jotka kannattaa tietää

Mitä litiumioniakut ovat?

Litiumioniakku, myös litiumioniakku, on eräänlainen ladattava akku. Lyijy- ja nikkelipohjaisiin akkuihin verrattuna litiumionilaitteet käyttävät johtimena katodia, anodia ja elektrolyyttiä.
Kuten kaikki akut, litiumioniakut varastoivat kemiallista energiaa, joka muunnetaan sitten sähköenergiaksi staattisen sähkövarauksen aikaansaamiseksi virtaa varten.
Litiumioniakkuja käytetään yleisesti kannettavassa elektroniikassa, kuten kannettavissa tietokoneissa, älypuhelimissa ja sähköajoneuvoissa. Li-ion-akkujen käyttö herättää kasvavaa kiinnostusta myös sotilas- ja ilmailualan yrityksissä.