लिथियम आयन बैटरी के रीसाइक्लिंग के लिए Ultrasonics

• इलेक्ट्रिक कारों में उपयोग की जाने वाली लिथियम-आयन बैटरी अब बड़े पैमाने पर बाजार में आ रही हैं और इसके साथ, रीसाइक्लिंग क्षमताओं को विकसित किया जाना चाहिए।
• अल्ट्रासोनिक लीचिंग ली-आयन बैटरी से ली, एमजी, सह, नी आदि जैसे धातुओं को पुनर्प्राप्त करने के लिए एक कुशल, पर्यावरणीय अनुकूल तकनीक है।
• लीचिंग अनुप्रयोगों के लिए Hielscher के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक सिस्टम विश्वसनीय और मजबूत हैं और मौजूदा रीसाइक्लिंग संयंत्रों में आसानी से एकीकृत किया जा सकता है।

लिथियम आयन बैटरी का रीसाइक्लिंग

लिथियम आयन बैटरी व्यापक रूप से बिजली के वाहनों (EV), लैपटॉप और सेल फोन में उपयोग किया जाता है। इसका मतलब यह है कि खर्च लिथियम आयन बैटरी अपशिष्ट प्रबंधन और रीसाइक्लिंग के बारे में एक मौजूदा चुनौती है. बैटरी EVs के लिए एक प्रमुख लागत ड्राइवर हैं, और उनके निपटान महंगा है, भी है. पर्यावरण और किफायती पहलुओं एक बंद रीसाइक्लिंग पाश के लिए धक्का के बाद से बैटरी अपशिष्ट मूल्यवान सामग्री शामिल हैं और निर्माण लिथियम आयन बैटरी के कार्बन पदचिह्न को कम करने में मदद करता है.
दुर्लभ-पृथ्वी धातुओं और अन्य बैटरी घटकों की भविष्य की उपलब्धता सुनिश्चित करने और खनन की पर्यावरणीय लागत को कम करने के लिए ली-आयन बैटरी का पुनर्चक्रण एक समृद्ध उद्योग क्षेत्र में बढ़ रहा है।

औद्योगिक अल्ट्रासोनिक लीचिंग

अल्ट्रासोनिक लीचिंग और धातु निष्कर्षण लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड बैटरी (जैसे लैपटॉप, स्मार्टफोन इत्यादि) के साथ-साथ जटिल लिथियम-निकल-मैंगनीज-कोबाल्ट बैटरी (उदाहरण के लिए इलेक्ट्रिक वाहनों) की रीसाइक्लिंग प्रक्रियाओं पर भी लागू किया जा सकता है।
हाई पावर अल्ट्रासाउंड बड़े पैमाने पर स्थानांतरण में सुधार करने और रासायनिक प्रतिक्रियाओं को शुरू करने के लिए रासायनिक तरल पदार्थ और स्लरी को संसाधित करने की अपनी क्षमता के लिए जाना जाता है।
बिजली ultrasonication के तीव्र प्रभाव ध्वनिक cavitation की घटना पर आधारित हैं। तरल पदार्थ / स्लरी में उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड जोड़कर, तरल पदार्थ में वैकल्पिक कम दबाव और उच्च दबाव तरंगें छोटे वैक्यूम बुलबुले उत्पन्न करती हैं। छोटे वैक्यूम वॉयड्स इम्प्लोड के हिंसक होने तक विभिन्न कम दबाव / उच्च दबाव चक्रों में बढ़ते हैं। ढहने वाले वैक्यूम बुलबुले को माइक्रोप्रैक्टर के रूप में माना जा सकता है जिसमें 5000K तक का तापमान, 1000 एटीएम तक के दबाव, और 10 से ऊपर हीटिंग और शीतलन दर^-10 पाए जाते हैं। इसके अलावा, 280 मीटर / एस वेग के साथ मजबूत हाइड्रोडायनेमिक कतरनी-बल और तरल जेट उत्पन्न होते हैं। ध्वनिक पोकेशन की ये चरम स्थितियां अन्यथा ठंड तरल पदार्थों में असाधारण शारीरिक और रासायनिक परिस्थितियां बनाती हैं और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए एक फायदेमंद वातावरण बनाती हैं (sonochemistry)।

अल्ट्रासोनिक रूप से जेनरेटेड पोकेशन सोल्यूट्स के थर्मोलिसिस के साथ-साथ अत्यधिक प्रतिक्रियाशील कणों और अभिकर्मकों के गठन को प्रेरित कर सकता है, जैसे फ्री रेडिकल, हाइड्रोक्साइड आयनों (• ओएच,) हाइड्रोनियम (एच₃ओ +) आदि, जो तरल में असाधारण प्रतिक्रियाशील स्थितियां प्रदान करते हैं ताकि प्रतिक्रिया दर में काफी वृद्धि हो। कण जैसे ठोस तरल जेटों द्वारा त्वरित होते हैं और अंतर-सतह टकराव और घर्षण सक्रिय सतह क्षेत्र में वृद्धि और इस प्रकार बड़े पैमाने पर स्थानांतरण को बढ़ाते हैं।
अल्ट्रासोनिक लीचिंग और धातु वसूली का बड़ा लाभ आयाम, दबाव और तापमान जैसे प्रक्रिया मानकों पर सटीक नियंत्रण है। ये पैरामीटर प्रक्रिया माध्यम और लक्षित आउटपुट पर प्रतिक्रिया की स्थिति को समायोजित करने की अनुमति देते हैं। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक लीचिंग सूक्ष्म संरचनाओं को संरक्षित करते समय, सब्सट्रेट से सबसे छोटे धातु कणों को हटा देती है। बढ़ी हुई धातु वसूली अत्यधिक प्रतिक्रियाशील सतहों, प्रतिक्रिया दर में वृद्धि, और बेहतर जन परिवहन के अल्ट्रासोनिक निर्माण के कारण है। Sonication प्रक्रियाओं को प्रत्येक पैरामीटर को प्रभावित करके अनुकूलित किया जा सकता है और इसलिए न केवल बहुत प्रभावी बल्कि अत्यधिक ऊर्जा कुशल भी हैं।
इसका सटीक पैरामीटर नियंत्रण और ऊर्जा दक्षता अनुकूल और उत्कृष्ट तकनीक को अल्ट्रासोनिक लीचिंग बनाती है – खासकर जब जटिल एसिड लीचिंग और चेलेशन तकनीकों की तुलना में।

लीकोओ की अल्ट्रासोनिक रिकवरी₂ लिथियम-आयन बैटरियों से

अल्ट्रासोनिकेशन रेडक्टिव लीचिंग और रासायनिक वर्षा की सहायता करता है, जिसका प्रयोग ली के रूप में ली को पुनर्प्राप्त करने के लिए किया जाता है₂सीओ₃ और सह के रूप में सह (ओएच)₂ अपशिष्ट लिथियम आयन बैटरी से।
झांग एट अल। (2014) लीकोओ की सफल वसूली की रिपोर्ट करें₂ एक अल्ट्रासोनिक रिएक्टर का उपयोग कर। 600 एमएल के शुरुआती समाधान को तैयार करने के लिए, उन्होंने 10 जी अवैध लीकोओ रखा₂ एक बीकर में पाउडर और लीओएच समाधान के 2.0 एमओएल / एल जोड़ा, जो मिश्रित थे।
मिश्रण अल्ट्रासोनिक विकिरण में डाला गया था और हलचल डिवाइस शुरू हुआ, हलचल डिवाइस प्रतिक्रिया कंटेनर के इंटीरियर में रखा गया था। यह 120◦ सी, और फिर गर्म किया गया था अल्ट्रासोनिक उपकरण 800W पर सेट किया गया था और कार्रवाई के अल्ट्रासोनिक मोड को 5 सेकंड के स्पंदित ड्यूटी चक्रों पर सेट किया गया था। चालू / 2sec। बंद। अल्ट्रासोनिक विकिरण 6h के लिए लागू किया गया था, और फिर प्रतिक्रिया मिश्रण कमरे के तापमान में ठंडा किया गया। ठोस अवशेष डीओनिनाइज्ड पानी के साथ कई बार धोया गया था और लगातार वजन तक 80◦C पर सूख गया था। प्राप्त नमूना बाद के परीक्षण और बैटरी उत्पादन के लिए एकत्र किया गया था। पहले चक्र में चार्ज क्षमता 134.2 एमएएच / जी है और निर्वहन क्षमता 133.5 एमएएच / जी है। पहली बार चार्ज और डिस्चार्ज दक्षता 99.5% थी। 40 चक्रों के बाद, निर्वहन क्षमता अभी भी 132.9 एमएएच / जी है। (झांग एट अल। 2014)

साइट्रिक एसिड जैसे कार्बनिक एसिड के साथ अल्ट्रासोनिक लीचिंग न केवल प्रभावी बल्कि पर्यावरणीय रूप से अनुकूल है। शोध में पाया गया कि सह और ली का लीचिंग अकार्बनिक एसिड एच के मुकाबले साइट्रिक एसिड के साथ अधिक कुशल है₂इसलिए₄ और एचसीएल। खर्च किए गए लिथियम-आयन बैटरी से 96% से अधिक सह और लगभग 100% ली वसूल किए गए थे। तथ्य यह है कि साइट्रिक एसिड जैसे कि साइट्रिक एसिड और एसिटिक एसिड सस्ती और बायोडिग्रेडेबल हैं, जो sonication के आगे आर्थिक और पर्यावरणीय फायदे में योगदान देते हैं।

हाई पावर औद्योगिक अल्ट्रासोनिक्स

Hielscher Ultrasonics अत्यधिक कुशल और विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक सिस्टम के लिए आपका दीर्घकालिक सप्लायर है, जो अपशिष्ट पदार्थों से धातुओं को छिड़कने के लिए आवश्यक शक्ति प्रदान करता है। कोबाल्ट, लिथियम, निकल और मैंगनीज जैसे धातुओं को निकालने से ली-आयन बैटरी को पुन: प्रसंस्करण करने के लिए, शक्तिशाली और मजबूत अल्ट्रासोनिक सिस्टम आवश्यक हैं। Hielscher Ultrasonics’ जैसे औद्योगिक इकाइयां यूआईपी 4000hdT (4 किलोवाट), यूआईपी 10000 (10 किलोवाट) तथा यूआईपी 16000 (16 किलोवाट) बाजार पर सबसे शक्तिशाली और मजबूत उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासाउंड सिस्टम हैं। हमारी सभी औद्योगिक इकाइयों को लगातार 24/7 ऑपरेशन में 200μm तक के उच्च आयामों के साथ चलाया जा सकता है। यहां तक ​​कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक sonotrodes उपलब्ध हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरण की मजबूती भारी कर्तव्य और वातावरण की मांग में 24/7 ऑपरेशन के लिए अनुमति देता है। Hielscher भी उच्च तापमान, दबाव और संक्षारक तरल पदार्थ के लिए विशेष sonotrodes और रिएक्टरों की आपूर्ति करता है। यह हमारे औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर को निकालने वाली धातु विज्ञान तकनीकों के लिए उपयुक्त बनाता है, उदाहरण के लिए हाइड्रोमेटेलर्जिकल उपचार।

नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

साहित्य / संदर्भ

• गोलमोहमज्जादे आर, रश्ची एफ।, वाहिदी ई। (2017): कार्बनिक एसिड का उपयोग करके लिथियम-आयन बैटरी से लिथियम और कोबाल्ट की वसूली: प्रक्रिया अनुकूलन और गतिशील पहलुओं। अपशिष्ट प्रबंधन 64, 2017. 244-254।
• शिन एस-एम .; ली डी-डब्ल्यू .; वांग जे.-पी। (2018): लीनियो से निकल नैनोसाइज्ड पाउडर का निर्माण₂ स्पेस लिथियम-आयन बैटरी से। धातु 8, 2018।
• झांग जेड, हे डब्ल्यू, ली जी, ज़िया जे, हू एच।, हुआंग जे। (2014): लीकोओ की अल्ट्रासाउंड-सहायता हाइड्रोथर्मल नवीनीकरण₂ लिथियम-आयन बैटरियों के कैथोड से। इंट। जे इलेक्ट्रोकम। विज्ञान, 9 (2014)। 3691-3700।
• झांग जेड, हे डब्ल्यू, ली जी, ज़िया जे।, हू एच।, हुआंग जे।, शेंगबो जेड (2014): कैथोड ऑफ़ स्पेंट लिथियम-आयन बैटरियों से लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड सामग्री की वसूली। ईसीएस इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री पत्र, 3 (6), 2014. ए 58-ए 61।

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