Hielscher Ultrasound Technology

Ultrasonics para sa Recycling ng Lithium Ion baterya

  • Baterya lithium ion na ginagamit sa mga electric sasakyan ay ngayon lang darating sa masa market at kasama nito, recycle kakayahan dapat lalakas.
  • Ultrasonic leaching ay isang mahusay, kapaligiran friendly na pamamaraan upang mabawi ang mga metal tulad ng Li, Mg, Co, Ni at iba pa mula sa ginastos Li-ion baterya.
  • Hielscher ni pang-industriya ultrasonic system para sa mga leaching application ay maaasahan at matatag at maaaring madaling isinama sa umiiral na halaman ng recycling.

Recycling ng Lithium-Ion baterya

Baterya lithium ion ay malawak na ginagamit sa electric sasakyan (EV), laptop at cell phone. Ito ay nangangahulugan na ang mga baterya ng lithium ion ginastos ay kasalukuyang hamon hinggil sa pamamahala ng basura at recycling. Ang baterya ay isang driver ng malaking halaga para EVs, at kanilang pagtatapon ay mahal, masyadong. Itulak ang mga aspetong pangkapaligiran at pangkabuhayan para sa isang saradong loop ng recycling dahil ang baterya na basura ay naglalaman ng mahahalagang mga materyal at nakatutulong upang mabawasan ang carbon footprint ng pagmamanupaktura ang Lithium-Ion baterya.
Recycling ng Li-ion baterya ay lumalaki sa isang maunlad na industriya ng sektor upang masiguro ang availability ng hinaharap ng bihirang lupa metal at iba pang mga bahagi ng baterya at upang mabawasan ang mga gastos sa kapaligiran ng pagmimina.

Pang-industriya Ultrasonic Leaching

Ultrasonic leaching at metal bunutan ay maaaring inilalapat sa proseso ng recycling ng kobalt de sink baterya lithium (hal. mula sa laptop, smartphone, atbp.) at gayundin ng kumplikadong lithium-magtubog-mangganeso-kobalt baterya (hal. mula sa mga electric sasakyan).
Cavitation produced by Hielscher's UIP1000hdT with cascatrode Mataas na kapangyarihan na ultratunog ay mahusay na kilala para sa nito kakayahan upang i-proseso ang mga kemikal na mga likido at slurries upang mapabuti ang paglipat ng masa at magpasimula ng mga kemikal na reaksiyon.
Ang matinding epekto ng Ultrasound ng kapangyarihan ay batay sa mga kababalaghan ng tunog cavitation. Pamamagitan ng pagkabit ng mataas na kapangyarihan na ultratunog sa likido / slurries, ang nagpapalitang mababa ang presyon at high-pressure alon sa likido ay bumuo ng maliliit na bula ng vacuum. Ang maliit na vacuum kahungkagan ay lumago sa paglipas ng iba 't ibang mababa ang presyon / high-pressure paikot hanggang sa implode marahas. Ang collapsing vacuum bula ay maaaring isaalang-alang bilang microreactors sa kung aling mga temperatura ng hanggang sa 5000K, pamimilit ng hanggang sa 1000atm, at pag-init at paglamig ng mga rate ng higit sa 10-10 mangyari. Bukod dito, malakas hydrodynamic gupitin-pwersa at likidong jet kasama hanggang sa 280 m/s bilis ay nabuo. Mga sobrang kondisyon ng tunog cavitation ay lumikha ng mga pambihirang pisikal at kemikal na mga kondisyon sa kung hindi man malamig na likido at lumikha ng kapaki-pakinabang na kapaligiran para sa mga kemikal na reaksiyon (Sonochemie).

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

48kW ultrasonic processor
para sa mga pinaka-demanding na application tulad ng leaching ng metal

Ang mga kahilingan ng impormasyon




Tandaan natin Patakaran sa privacy.


Ultrasonic Leaching sa Recycling ng ginugol Li-Ion baterya. (I-click upang palakihin!)

Ultrasonic leaching ng metal mula sa mga ubos na baterya na basura.

Ultrasonically Pinagagana kapag cavitation ay maaaring magbuod ng thermolysis ng solutes pati na rin ang pagbubuo ng mataas na reaktibo radicals at reagents, tulad ng mga free radicals, hydroxide ions (•OH,) hydronium (H3O+) atbp., na nagbibigay ng pambihirang reaktibo kondisyon sa likido na makabuluhang nadagdagan ang mga rate ng reaksyon. Solid tulad ng particle ay pinabilis ng mga likidong jet at ikinikiskis ni interparticular na banggaan at hadhad na pagtaas ng mga aktibong ibabaw na lugar at nang sa gayon ay masa ang paglipat.
Maganda ang naidudulot ng ultrasonic leaching at pagbawi ng metal ay ang tiyak na kontrol sa mga parametro ng proseso tulad ng malawak, presyon at temperatura. Payagan ang mga istrukturang ito upang ayusin ang mga kondisyon ng reaksyon eksakto na ang daluyan ng proseso at mga naka-target na output. Bukod pa rito, ultrasonic leaching nagtatanggal kahit ang pinakamaliit na metal particle mula ng substrate, habang pangangalaga sa microstructures. Ang pinahusay na pagbawi ng metal ay dahil sa ang ultrasonic paglikha ng mataas na reaktibo ibabaw, nadagdagan reaksyon rate at pinahusay na transportasyon ng masa. Proseso ng sonication maaaring SEO-optimize sa pamamagitan ng pag-impluwensya ng mga bawat parameter at dahil dito hindi lang napaka epektibo ngunit din mataas enerhiya-mahusay.
Nito eksaktong parameter kontrol at enerhiya na kahusayan ay gumawa ng ultrasonic leaching ang paborableng at humihigit sa pamamaraan – lalo na kung ihahambing sa kumplikadong acid leaching at chelation teknik.

Ultrasonic Recovery ng LiCoO2 mula sa mga ginastos Lithium-Ion baterya

Tumutulong sa Ultrasound ang reductive leaching at kemikal ng ulan, na kung saan ay ginagamit upang mabawi ang Li bilang Li2CO3 at Co bilang Co(OH)2 mula sa baterya lithium ion basura.
Zhang et al. (2014) mag-ulat ng matagumpay na recovery ng LiCoO2 gamit ang isang ultrasonic reaktor. upang maihanda ang panimulang solusyon ng 600 mL, naglagay sila ng 10 g ng Imbalidong LiCoO2 pulbos sa isang basong panglaboratoryo at dagdag na 2.0mol / L ng LiOH solusyon, na kung saan ay halo-halong.
Ang timpla ay ibinuhos sa mga ultrasonic pag-iilaw at sinimulan ang nakaaantig na mga aparato, nakaaantig na ang aparato ay inilagay sa loob ng lalagyan ng reaksyon. Ito ay iniinitan sa 120◦C, at pagkatapos ay ang Ultrasonic aparato ay nakatakda sa 800W at itinakda ang ultrasonic mode ng aksyon na mga cycles ng pulsed tungkulin ng 5 SEC sa / 2 SEC. OFF. Ang ultrasonic pag-iilaw ay inilapat para sa 6 na h, at pagkatapos ay ang reaksyon hinalo sa temperatura ng kuwarto. Ang solid na mga labi ay hugasan ng ilang ulit ng papel na tubig at tuyo sa 80◦C hanggang sa palagiang timbang. Nakuha sample ay kinokolekta para sa mga kasunod na pagsusuri at baterya na produksyon. Ang kapasidad ng bayad sa unang cycle ay 134.2mAh / g at ang kapasidad ng discharge ay 133.5mAh / g. Ang unang utos at discharge kahusayan ay 99.5%. Matapos ang 40 na mga cycles, ang kapasidad ng discharge ay pa rin sa 132.9mAh / g. (Zhang et al. 2014)

Ultrasonically nakuhang LiCoO2 kristal. (I-click upang palakihin!)

Ginagamit ang mga kristal ng LiCoO2 bago (a) at pagkatapos ng paggamot (b) ultratunog sa 120◦C para sa 6h. source: Zhang et al. 2014

Ultrasonic leaching sa organic acids tulad ng sitriko acid ay hindi lamang epektibo ngunit din environment friendly. Natuklasan ng pananaliksik na sa leaching ng Co at Li ay mas mahusay sa sitriko acid kaysa sa mga tulagay acids H2KAYA4 at HCl. Higit sa 96% Co at halos 100% Li ay makabawi mula sa baterya lithium ion ginastos. Ang katunayan na ang organic acids tulad sitriko acid at suka acid ay mura at biodegradable, ay nakakatulong upang lalong pang-ekonomiya at pangkapaligiran bentahe ng sonication.

Mataas na kapangyarihan Ultrasonics ng pang-industriya

UIP4000hdT - Hielscher's 4kW high-performance ultrasonic system Hielscher Ultrasonics ay iyong supplier na nakaranas ng mahaba para sa mga mataas na mahusay at maaasahang ultrasonic system, na maghatid ng mga kinakailangang kapangyarihan na pagpapatak ng metal mula sa mga materyales sa basura. Para totoong li-ion baterya sa pamamagitan ng extracting ang mga metal tulad ng kobalt, lithium, nikel at mangganeso, malakas at matatag na sistema ng ultrasonic ay mahalaga. Hielscher Ultrasonics’ mga yunit ng pang-industriya tulad ng mga UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) at UIP16000 (16kW) ay ang mga sistema na ultratunog ng mataas na pagganap ang pinaka malakas at malusog sa merkado. Lahat ng ating mga pang-industriya na unit ay patuloy tumakbo sa mataas na amplitudes ng hanggang 200µm sa 24/7 operation. Para sa mas mataas na amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes ay magagamit. Ang robustness ng ng Hielscher ultrasonic kagamitan ay nagbibigay-daan para sa operasyon ng 24/7 sa mabigat na tungkulin at sa hinihingi ng kapaligiran. Hielscher supplies espesyal na sonotrodes at reactors para sa mataas na temperatura, pamimilit at magpapaagnas likido, masyadong. Dahil dito, ating pang-industriya ultrasonicators pinaka-angkop para sa extractive metalurhiya teknik, e.g. hydrometallurgical treatment.

Ang table sa ibaba ay nagbibigay sa iyo ng mga indikasyon ng tinatayang processing kapasidad ng ating ultrasonicators:

Dami ng Batch Daloy Rate Rekomendadong mga aparatong
0.1 hanggang 20L 0.2 sa 4L/min UIP2000hdT
10 sa 100L 2 sa 10L/min UIP4000
n.a 10 sa 100L/min UIP16000
n.a mas malaki kumpol ng mga UIP16000

Makipag-ugnay sa amin! / Itanong sa atin!

Mangyaring gamitin ang form sa ibaba, kung nais mong humiling ng karagdagang impormasyon tungkol sa ultrasonic homogenization. Kami ay natutuwa upang mag-alok sa iyo ng isang ultrasonic sistema na pagtugon ng iyong pangangailangan.









Mangyaring tandaan natin Patakaran sa privacy.


Panitikan/mga reperensya

  • Golmohammadzadeh R., F. sa Rashchi, Vahidi E. (2017): Pagbawi ng lithium at kobalt mula mga ubos na baterya ng lithium ion na gumagamit ng organic acids: proseso optimization at kinetiko aspeto. Basura ang Management 64, 2017. 244 – 254.
  • Umakyat S.-M.; Lee D.-W.; Wang J.-P. (2018): katha ng Nickel Nanosized pulbos mula LiNiO2 mula sa mga ginastos Lithium-Ion baterya. Metal 8, 2018.
  • Zhang Z., w., g Li., Xia J., Hu H., Huang J. (2014): Ultratunog tinulungan Hydrothermal renobasyon ng LiCoO2 mula sa mga thymine ay bumubuo ng ginastos Lithium-Ion baterya. INT. J. Electrochem. SCI., 9 (2014). 3691-3700.
  • Zhang Z., w., g Li., Xia J., Hu H., Huang J., Shengbo Z. (2014): Pagbawi ng Lithium kobalt de sink materyal mula sa mga thymine ay bumubuo ng ginastos Lithium-Ion baterya. ECS Electrochemistry Letters, 3 (6), 2014 A58-A61.


Ang mga katotohanan na napakahalagang malaman

Lithium-Ion baterya

Baterya ng Lithium ion (LIB) ay ang kolektibong terme para () battery na nag-aalok ng isang mataas na densidad ng enerhiya at madalas maisama sa consumer electronics tulad ng electronic kotse, hybrid cars, laptop, cell phone, iPods, atbp... Paghahambing sa iba pang mga variant ng battery may katulad na laki at kapasidad, LIBs ay makabuluhang mas magaan.
Hindi tulad ng disposable lithium primary baterya, gumagamit ng mga isang LIB ang intercalated lithium tambalan sa halip na metal na lithium bilang elektrod nito. Ang pangunahing mga constituents ng isang baterya ng lithium ion ay nito electrodes – adenine at thymine ay bumubuo – at ng mga electrolyte.
Magbahagi ng mga selula ng karamihan ang karaniwang sangkap sa mga tuntunin ng electrolyte, separator, foils at pambalot. Ang mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga teknolohiya ng cell ay ang materyal na ginamit bilang “aktibo na materyales” tulad ng mga thymine ay bumubuo at adenine. Grapayt ay ang pinakamadalas na ginagamit na materyales bilang adenine, habang ginawa ang thymine ay bumubuo ng layered LiMO2 (M = Mn, Co, at Ni), spinel LiMn2OH4, o olivine LiFePO4. Ang electrolyte organic liquid electrolytes (hal., LiPF6 asin na dissolved sa isang timpla ng organic solvents, tulad ng ethylene carbonate (EC), dimethyl karbonat (DMC), diethyl karbonat (DEC), ethyl metil karbonat (Tagapagyakan), atbp.) ay nagpapahintulot para sa ionic kilusan.
Depende sa ang positibong (thymine ay bumubuo) at negatibong (adenine) elektrod materyales, ang densidad ng enerhiya at boltahe ng LIBs nag-iiba ayon sa pagkakabanggit.
Kapag ginagamit sa mga electric sasakyan, madalas electric sasakyan baterya (EVB) o traksyon baterya ay ginagamit. Gayong traksyon baterya ay ginagamit sa pang-angat, electric golf cart, scrubbers sa sahig, electric motorsiklo, electric sasakyan, trak, vans, at iba pang electric sasakyan.

Metal na recycle mula sa ginastos na Li-Ion baterya

Paghahambing sa iba pang mga uri ng baterya na madalas ay naglalaman ng lead o kadmyum, Li-ion baterya ay naglalaman ng mas nakakalason na metal at samakatuwid ay itinuturing bilang kapaligiran friendly. Gayunman, ang malawak na halaga ng ginastos na Li-ion baterya, na kung saan ay kailangang itapon bilang ginastos baterya mula sa mga electric sasakyan, kasalukuyang problema sa basura. Samakatuwid, ang isang saradong loop ng recycling ng Li-ion baterya ay kinakailangan. Mula sa isang matipid na punto ng view, mga elemento ng mga metal tulad ng bakal, tanso, nikel, kobalt, at lithium ay gumaling at reused sa produksyon ng bagong baterya. Recycle makahahadlang sa isang hinaharap na kakulangan, masyadong.
Bagama 't darating ang mga baterya sa mas mataas na pamasahe loadings sa merkado, ito ay hindi posible na gumawa ng mga baterya nang walang kobalt. Ang mas mataas na nilalaman ng nikel ay nagmumula sa halagang: may isang nadagdagan ng nikel na nilalaman, ang katatagan ng baterya ay nabawasan at nang sa gayon ay ang siklo ng buhay at ang kakayahan ng mga mabilis na singilin ay nabawasan.

Lumalaki ang demand para sa mga Li-ion baterya. Source: Aleman Bank

Lumalaking demand para sa mga Li-ion baterya ay humihiling ng lumalaking recycling kakayahan para sa sirang baterya.

Proseso ng recycling

Baterya ng electric sasakyan tulad ng mga mapapalitan sa Tesla ay isang tinatayang habambuhay na 10 taon.
Ang recycling ng pagod Li-ion baterya ay isang prosesong dahil mataas ang boltahe at mapanganib na kemikal ay kasangkot, kasama ang mga panganib ng thermal lumayas, electrical shock at ang pagpapalabas ng mapanganib na mga sangkap na iyan.
Upang magtatag ng isang saradong loop recycle, bawat chemical bond at lahat ng mga elemento ay dapat ihiwalay sa kanilang indibidwal na fractions. Gayunman, kailangan ang enerhiya para sa naturang isang saradong loop recycling ay masyadong mahal. Ang pinakamahalagang materyal para sa pagbawi ay metal tulad Ni, Co, Cu, Li, atbp dahil magastos pagmimina at mataas na mga presyo sa merkado ng metal na mga bahagi gumawa ng recycle matipid kaakit-akit.
Proseso sa recycling ng Li-ion baterya ay nagsisimula sa pagtatanggal-tanggal at PAGDISKARGA ng mga baterya. Bago magbukas ang baterya, ang isang passivation ay kinakailangang inactivate ang mga kemikal sa mga baterya. Passivation ay maaaring nakakamit sa pamamagitan ng cryogenic na nagyeyelo o kinokontrol oksihenasyon. Depende sa laki ng baterya, ang baterya ay nabubuwag at disassembled pababa sa selda. Pagkatapos ng pagbuwag at pagdurog, ang mga bahagi ay ilang sa pamamagitan ng ilang mga pamamaraan (hal. pagsusuri, sieving, kamay pagpulot, magnetic, basa, at paghihiwalay ng salapang) upang alisin ang mga cell casings, aluminyo, tanso at plastik mula sa mga electrode pulbos. Ang paghihiwalay ng mga materyales ng elektrod ay kinakailangan para proseso ng pababa sa ilog, e.g. hydrometallurgical paggamot.
Pyrolysis
Para sa mga pyrolytic na pagproseso, hinimay na baterya ay smelted sa isang pugon na kung saan ay idinagdag bilang isang ahente ng bumubuo ng slag ang apog.

Hydrothermal proseso
Hydrometallurgical processing ay batay sa reaksiyon ng asido upang precipitate ng asin bilang mga metal. Kabilang sa mga tipikal na proseso ng hydrometallurgical ang mga leaching, ulan, ion exchange, nangungutang bunutan at elektrolisis ng aqueous solusyon.
Ang bentahe ng hydrothermal processing ay ang pagbawi ng mataas na ani ng +95% ng Ni at Co habang salts, +90% ng Li maaaring precipitated, at kapahingahan na mababawi hanggang +80%.

Lalo na kobalt ay isang kritikal na sangkap sa lithium ion baterya cathodes para sa mataas enerhiya at mga aplikasyon ng kapangyarihan.
Kasalukuyang mestiso kotse tulad ng Toyota Prius, paggamit nikel haydrayd metal baterya, na kung saan ay nabubuwag, pinalabas at nire-recycle sa gayunding paraan bilang Li-ion baterya.

Hielscher Ultrasonics mga paninda mataas na pagganap ultrasonicators.

Matinding sonication mula sa laboratoryo at itaas sa upuan sa pang-industriya produksyon.