ליתיום הוא חומר נדיר ויקר ערך הקיים בסוללות בעלות ביצועים גבוהים, כגון סוללות Li-ion. ליתיום הוא החומר היקר ביותר שנמצא במיחזור סוללות Li-ion, אך גם מינרלים ומתכות אחרים כגון קובלט, מנגן, ניקל, נחושת ואלומיניום הם מתכות יקרות ערך להתאוששות. אולטראסוניות בעוצמה גבוהה משמש תסיסה גבוהה גייה וטכניקה שולף לחלץ, להסיר, ולהמיס מינרלים ומתכות יקרות ערך מסוללות בילה. שיטת sonication היא יעילה מאוד, חסכוני באנרגיה, והוא זמין להתקנה במתקני מיחזור מסחרי מלא.

סקירה כללית: תהליך מיחזור סוללות Li-Ion

תהליך המיחזור של מתכות יקרות וחומרים מסוללות Li-ion משומשות כולל בדרך כלל מספר שלבים. להלן סקירה כללית:

1. איסוף ומיון: סוללות Li-ion משומשות נאספות וממוינות על פי סוגיהן והכימאים שלהן.
2. פירוקראשית, מכסה הפלסטיק של הסוללה נשבר ומוסר.: לאחר מכן, הסוללה העירומה מוכנסת לחנקן נוזלי על מנת לנטרל חומרים תגובתיים ונפיצים. שלב זה מוודא כי שחרור פתאומי של כל האנרגיה המאוחסנת ואת ההצתה והפיצוץ הבאים הקשורים נמנעים. לאחר מכן, הסוללות מפורקות כדי להפריד בין הרכיבים השונים, כגון הקתודה, האנודה, האלקטרוליט והמעטפת.
3. גיזום: הסוללות המפורקות נגרסות לחתיכות קטנות יותר כדי להגדיל את שטח הפנים לתהליכים הבאים.
4. אלקטרודה delamination: לפני הטיפול במיצוי מתכות, יש לפרק עוד יותר את האלקטרודות המבודדות, כלומר קתודה ואנודה. מכיוון שהחומר הקתודה מודבק בדרך כלל לרדיד אלומיניום על ידי חומר מקשר, בדרך כלל פוליווינילידן פלואוריד (PVDF) או פוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE), קשה להסיר קתודה ורדיד אלומיניום זה מזה.
5. טיפול כימי: רכיבי הסוללה הגרוסים עוברים טיפולים כימיים שונים כדי להמיס ולהפריד בין החומרים השונים. זה עשוי לכלול שטיפה עם חומצה או ממיסים אחרים כדי לחלץ מתכות יקרות ערך כמו ליתיום, קובלט, ניקל ונחושת.
6. החלמה וטיהור: המתכות המומסות מוחזרים מהתמיסה באמצעות תהליכים כמו משקעים, מיצוי ממס או שיטות אלקטרוכימיות. צעדים אלה מסייעים לטהר ולרכז את המתכות היקרות.

שחזור מתכות יקרות משופר על ידי סוניקציה

אולטרסאונד כוח יכול לשפר את השלבים של delamination אלקטרודות ושטיפה של מתכות יקרות וחומרים על ידי הגברת התגובות, ובכך להפוך את תהליך ההתאוששות באופן משמעותי יותר. אולטרה-סוניקציה, זוהי טכניקה המשתמשת בגלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה כדי ליצור תנודות מכניות וקוויטציה אקוסטית בתווך נוזלי. הכוחות החזקים של ultrasonication משמשים כדי לשפר את תהליך המיחזור של מתכות יקרות מסוללות Li-ion משומש בכמה דרכים:
 

1. התפוררות: אולטרה-סוניקציה מפרקת את חומרי הסוללה הגרוסים כך שנוצרים חלקיקים קטנים יותר. חלקיקים קטנים יותר מציעים שטח פנים גבוה יותר מה שהופך את הזליגה הכימית ליעילה יותר, ומסייע בשחרור של מתכות יקרות ערך.
2. שטיפה משופרת: היישום של ultrasonication במהלך תהליכי שטיפה יכול לשפר את הקשר בין החומר מוצק לבין פתרון שטיפה, להגדיל את היעילות של מיצוי מתכת. שטיפה קולית מקדמת את מיצוי המתכות ומגדילה את התשואה של מתכות ומינרלים משוחזרים כגון קובלט, מנגן, ניקל, נחושת ואלומיניום.
3. דלימינציה משופרת של אלקטרודות: המטרה של דלמינציה של אלקטרודות במהלך מחזור סוללות היא להפריד בין הרכיבים השונים, כגון אלקטרודות, אלקטרוליטים ומפרידים, כך שניתן יהיה להמשיך לעבד אותם או למחזר אותם בנפרד. אולטרסוניקציה מסייעת לניתוק והסרה של ציפויים מהאלקטרודה. כוחות סונומכניים מקדמים הפרדה יעילה של שכבות האלקטרודות.
4. תגובות מואצות: אולטרה-סוניקציה מקדמת ערבוב מהיר ויסודי יותר, שיכול להאיץ תגובות כימיות במהלך שלבי התאוששות וטיהור מתכות.
5. צריכת אנרגיה מופחתת: אולטרה-סוניקציה יכולה לשפר את יעילות התהליך, להפחית את הזמן והאנרגיה הדרושים להתאוששות מתכת מסוללות משומשות.

 
Ultrasonication יכול לשחק תפקיד מועיל בשיפור תהליך המיחזור של מתכות יקרות וחומרים מסוללות Li-ion משומש על ידי הגדלת האפקטיביות והיעילות של צעדים שונים המעורבים בתהליך המיחזור.
שלבי התהליך של שטיפת מתכת קולית ודלמינציה של אלקטרודות יכולים להיות מותאמים לתהליכי מיחזור בודדים, אשר יכולים להשתנות כאשר חברות המתמחות במחזור סוללות Li-ion מפתחות ומשנות את התהליכים שלהן ליעילות הגבוהה ביותר.

קביטציה אולטראסוניות עבור הפרדת קתודה

Ultrasonication מפריד חומרי קתודה רדיד אלומיניום על ידי ההשפעות של קוויטציה אקוסטית. קוויטציה אקוסטית או או קולית נקבעת על ידי לחצים גבוהים המתרחשים באופן מקומי, טמפרטורות גבוהות וטיפות הבאות שלהם וכתוצאה מכך הפרשי לחץ וטמפרטורה בהתאמה, כמו גם מיקרו מערבולות אינטנסיביות ומיקרו-סילונים גייה גבוהה. כוחות קביטציונליים אלה משפיעים על גבולות פני השטח, מקדמים העברה המונית וגורמים לשחיקה. יצירת כוחות עזים כאלה של טבע כימי, פיזי, תרמי ומכני, קביטציה אולטראסוניות יוצרת את התסיסה הנדרשת והעברה המונית כדי לשבור את מבנה הקלסר האורגני המשמש סוללות ליתיום-יון כדי לקבע את הקתודה לאספן / רדיד אלומיניום.
בעוד תסיסה מכנית כגון ערבוב לבד אינו מספיק כדי לנתק את חומר קתודה ביעילות מרדיד האלומיניום, ultrasonication בעוצמה גבוהה מספק את האנרגיה sonochemical וסונומכני הנדרש כדי להסיר את חומר קתודה לחלוטין מן האספנים. בניגוד לתנועה מכנית, קביטציה אולטראסוניות מייצר מערבולות אינטנסיביות, טמפרטורות גבוהות מקומיות וללחצים, כמו גם תסיסה, הזרמה ונזילות נוזליות, אשר לשבור את הקלסר, למשל PVDF או PTFE, אשר מחברים את הקתודה רדיד אל, ושוחק את פני השטח של שניהם, קתודה ונייר כסף אל. בכך, הקלסר בין שני החומרים הושמד כראוי, קתודה ונייר כסף אלומיניום מופרדים ביעילות.
לדוגמה, תוצאות הפרדה אולטראסוניות יעילות גבוהה של הסרת קתודה של 99% באמצעות N-מתיל-2-pyrrolidone (NMP) כממס ב 70 מעלות צלזיוס (240 W כוח אולטראסוניות, ו 90 דקות זמן עיבוד אולטראסוניות). מאז הפרדת קתודה אולטראסוניות מפזר את החומר באופן שווה ומונע agglomerates גדול יותר, תהליך הליכוך מתכת הבא הוא הקל.
קרא עוד על delamination אלקטרודה קולית על מנת לשחזר חומרים פעילים ונייר כסף אספן הנוכחי!

סינג אולטראסוניות של מינרלים

ההשפעות הקוויטציוניות העל-קוליות שתוארו לעיל מקדמות גם את שטיפת המתכות מסוללות משומשות. אולטרה-סאונד בעוצמה גבוהה משמש לא רק לשחזור מינרלים במיחזור סוללות, אלא משמש לעתים קרובות גם בהידרומטלורגיה ובשטיפה של עפרות יקרות ערך (למשל כריית זנבות). הטמפרטורות, הלחצים וכוחות הגזירה המקומיים הגבוהים מעצימים את שטיפת המתכת ומגבירים את יעילות השטיפה באופן משמעותי. בעוד שבנקודות החמות מתרחשות טמפרטורות קיצוניות מאוד מקומיות של עד 1000 K, תנאי הזליגה הכוללים דורשים טמפרטורה מתונה בלבד של כ- 50-60 מעלות צלזיוס. זה הופך את התאוששות מתכת קולית חסכונית באנרגיה.
שאיפה אולטראסוניות של מינרלים מסוללות Li-ion בילה מאופיין שיעורי התאוששות גבוהה ויעילות. לדוגמה, חומצה גופרתית (H2SO4) שימש בהצלחה כסוכן ציצי בנוכחות מי חמצן (H2O2) במהלך התאוששות מינרלים אולטראסוניות מהקטודה. שפיכת אולטראסוניות עם חומצה גופרתית הביא שיעורי התאוששות של 94.63% עבור קובלט, ו 98.62% עבור ליתיום, בהתאמה.
שינוך אולטראסוניות עם חומצת לימון אורגנית (C6H8O7· H2O) תוצאות שחזורים גבוהים מאוד של נחושת וליתיום, קבלת 96% נחושת וכמעט 100% ליתיום מסוללות Li-ion בילה.

פשוט ובטוח: קנה מידה אולטראסוניות מבדיקות היתכנות למיחזור תעשייתי

ציוד אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור מיחזור סוללת Li-ion זמין עבור ספסל-העליון, פיילוט והתקנה תעשייתית. מאז הפרדת קתודה אולטראסוניות וleaching אולטראסוניות של מינרלים מסוללות בילה כבר הוקמו תהליכים, התהליך מניסויים ראשונים, אופטימיזציה לדרישות התהליך הספציפי שלך והתקנה של הפרדה קולית תעשייתית מלאה ו / או מערכת נשנון הוא מהיר ופשוט.

ביצועים גבוהים Ultrasonicators עבור מיחזור סוללה

Hielscher אולטרסוניקה מספק אולטרסוניות ביצועים גבוהים בכל גודל וקיבולת. עם UIP16000 (16kW), Hielscher מייצרת את המעבד אולטראסוניות החזק ביותר ברחבי העולם. UIP16000, כמו גם כל מערכות אולטרה סאונד תעשייתיות אחרות יכול להיות בקלות אשכולות לקיבולת העיבוד הנדרשת. כל Ultrasonicators Hielscher בנויים עבור פעולה 24/7 תחת עומס מלא בסביבות תובעניות.
Hielscher אולטרסוניקה’ מעבדי אולטראסוניות תעשייתיים יכולים לספק משרעת גבוהה מאוד. משרעת של עד 200μm ניתן להפעיל ברציפות בקלות בפעולה 24/7. עבור משרעת גבוהה עוד יותר, sonotrodes אולטראסוניות מותאמות אישית זמינים.

בדיקות אולטראסוניות סונו-כורים עבור כל נפח

Hielscher אולטרסוניקה טווח המוצר מכסה את הספקטרום המלא של מעבדי אולטראסוניות מ אולטרסוניות מעבדה קומפקטית מעל ספסל-העליון ומערכות פיילוט למעבדים אולטראסוניות תעשייתי באופן מלא עם היכולת לעבד משאיות לשעה. מגוון המוצרים המלא מאפשר לנו להציע לך את הציוד אולטראסוניות המתאים ביותר עבור היישום שלך, קיבולת תהליך ויעדי ייצור.

משרעת ניתנת לשליטה מדויקת לתוצאות אופטימליות

כל מעבדי אולטראסוניות Hielscher הם בדיוק לשליטה ובכך סוסי עבודה אמינים R&D והפקה. משרעת היא אחד הפרמטרים תהליך קריטי המשפיעים על היעילות והיעילות של תגובות סונוכימיות וסונומכניות המושרה. כל Hielscher אולטרסוניקה’ מעבדים מאפשרים הגדרה מדויקת של המשרעת. Sonotrodes וצירים מאיץ הם אביזרים המאפשרים לשנות את משרעת בטווח רחב עוד יותר. מעבדי אולטראסוניות תעשייתי של Hielscher יכול לספק משרעת גבוהה מאוד ולספק את העוצמה אולטראסוניות הנדרשת עבור יישומים תובעניים. משרעת של עד 200μm ניתן להפעיל ברציפות בקלות בפעולה 24/7.
הגדרות משרעת מדויקות וניטור קבוע של פרמטרים תהליך אולטראסוניות באמצעות תוכנה חכמה לתת לך את האפשרות להפריד קתודה רדיד אלומיניום, כמו גם כדי לשכך מינרלים ומתכות מסוללות Li-ion בילה בתנאים אולטראסוניות היעילים ביותר. sonication אופטימלי למיחזור סוללת Li-ion היעילה ביותר!
החוסן של הציוד אולטראסוניות של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בתפקיד כבד בסביבות תובעניות. זה הופך את הציוד אולטראסוניות של Hielscher כלי עבודה אמין שממלא את דרישות תהליך המיחזור שלך.

האיכות הגבוהה ביותר – עוצב ומיוצר בגרמניה

כעסק בבעלות משפחתית ומנוהל על ידי משפחה, Hielscher מתעדפת את תקני האיכות הגבוהים ביותר עבור מעבדי אולטראסוניות שלה. כל ultrasonicators מתוכננים, מיוצרים ונבדק ביסודיות במטה שלנו Teltow ליד ברלין, גרמניה. חוסן ואמינות של ציוד אולטראסוניות של Hielscher להפוך אותו סוס עבודה בייצור שלך. 24/7 פעולה תחת עומס מלא בסביבות תובעניות הוא מאפיין טבעי של בדיקות אולטראסוניות ביצועים גבוהים של Hielscher וכורים.

הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו: