Ultrasonics čini recikliranje litij-ionskih baterija učinkovitijim
Litij je rijedak i vrlo vrijedan materijal prisutan u baterijama visokih performansi, kao što su Li-ion baterije. Litij je najvrjedniji materijal koji se oporavlja u recikliranju Li-ion baterija, ali i drugi minerali i metali poput kobalta, mangana, nikla, bakra i aluminija vrijedni su metali za oporabu. Ultrazvučna obrada visokog intenziteta koristi se kao tehnika miješanja i ispiranja s visokim smicanjem za ekstrahiranje, uklanjanje i otapanje vrijednih minerala i metala iz istrošenih baterija. Metoda sonikacije vrlo je učinkovita, energetski učinkovita i lako je dostupna za ugradnju u potpuno komercijalna postrojenja za recikliranje.
Pregled: Proces recikliranja litij-ionske baterije
Proces recikliranja plemenitih metala i materijala iz istrošenih Li-ion baterija obično uključuje nekoliko koraka. Evo općeg pregleda:
- Prikupljanje i sortiranje: Istrošene litij-ionske baterije prikupljaju se i razvrstavaju prema vrsti i kemiji.
- Rastavljanje: Prvo se razbije i ukloni plastični poklopac baterije. Nakon toga se gola baterija stavi u tekući dušik kako bi se neutralizirale reaktivne, eksplozivne tvari. Ovim korakom osigurava se sprječavanje iznenadnog oslobađanja sve pohranjene energije i naknadnog paljenja i eksplozije povezane s tim. Zatim se baterije rastavljaju kako bi se odvojile različite komponente, kao što su katoda, anoda, elektrolit i kućište.
- Usitnjavanje: Rastavljene baterije se usitnjavaju na manje dijelove kako bi se povećala površina za naknadne procese.
- Delminacija elektrode: Prije tretmana ekstrakcije metala potrebno je dodatno rastaviti izolirane elektrode, tj. katodu i anodu. Budući da je materijal katode općenito pričvršćen za aluminijsku foliju pomoću veziva, obično poliviniliden fluorida (PVDF) ili politetrafluoroetilena (PTFE), težak je zadatak odvojiti katodu i aluminijsku foliju jednu od druge.
- Kemijski tretman: Usitnjene komponente baterije podvrgavaju se raznim kemijskim obradama kako bi se otapali i odvojili različiti materijali. To može uključivati ispiranje kiselinom ili drugim otapalima za izdvajanje vrijednih metala poput litija, kobalta, nikla i bakra.
- Oporavak i pročišćavanje: Otopljeni metali se zatim izvlače iz otopine procesima poput taloženja, ekstrakcije otapalom ili elektrokemijskih metoda. Ovi koraci pomažu u pročišćavanju i koncentriranju plemenitih metala.
Oporavak plemenitih metala poboljšan sonikacijom
Snažni ultrazvuk može poboljšati korake delaminacije elektroda i ispiranja plemenitih metala i materijala intenziviranjem reakcija, čineći tako proces oporabe znatno učinkovitijim. Ultrasonication, to je tehnika koja koristi ultrazvučne valove visokog intenziteta za stvaranje mehaničkih vibracija i akustične kavitacije u tekućem mediju. Snažne sile ultrazvučne obrade koriste se za poboljšanje procesa recikliranja plemenitih metala iz istrošenih Li-ion baterija na nekoliko načina:
- Raspad: Ultrazvučna obrada razgrađuje isjeckane materijale baterije tako da se stvaraju manje čestice. Manje čestice nude veću površinu što čini kemijsko ispiranje učinkovitijim, pomažući u oslobađanju vrijednih metala.
- Poboljšano ispiranje: Primjena ultrazvuka tijekom procesa ispiranja može poboljšati kontakt između krutog materijala i otopine za ispiranje, povećavajući učinkovitost ekstrakcije metala. Ultrazvučno ispiranje potiče ekstrakciju metala i povećava prinos oporavljenih metala i minerala kao što su kobalt, mangan, nikal, bakar i aluminij.
- Poboljšana delaminacija elektrode: Cilj odvajanja elektroda tijekom recikliranja baterija je odvajanje različitih komponenti, kao što su elektrode, elektroliti i separatori, tako da se mogu dalje prerađivati ili pojedinačno reciklirati. Ultrazvučna obrada pomaže odvajanju i uklanjanju premaza s elektrode. Sonomehaničke sile potiču učinkovito odvajanje slojeva elektroda.
- Ubrzane reakcije: Ultrasonication potiče brže i temeljitije miješanje, što može ubrzati kemijske reakcije tijekom oporavka metala i koraka pročišćavanja.
- Smanjena potrošnja energije: Ultrasonication može poboljšati učinkovitost procesa, smanjujući vrijeme i energiju potrebnu za oporavak metala iz istrošenih baterija.
Ultrasonication može igrati korisnu ulogu u poboljšanju procesa recikliranja plemenitih metala i materijala iz istrošenih Li-ion baterija povećanjem učinkovitosti i učinkovitosti različitih koraka uključenih u proces recikliranja.
Koraci procesa ultrazvučnog ispiranja metala i delaminacije elektroda mogu se prilagoditi pojedinačnim procesima recikliranja, koji mogu varirati kako tvrtke specijalizirane za recikliranje Li-ionskih baterija razvijaju i modificiraju svoje procese za najveću učinkovitost.

Industrijski sonikator UIP16000hdT za eksfolijaciju grafena pri visokoj propusnosti
- litij
- kobalt
- mangan
- nikal
- Bakar
- aluminij
- LiCoO2
- grafit
Ultrazvučna kavitacija za odvajanje katoda
Ultrasonication odvaja katodne materijale od aluminijske folije učincima akustične kavitacije. Akustična ili ultrazvučna kavitacija određena je lokalnim visokim tlakovima, visokim temperaturama i njihovim kasnijim padovima koji rezultiraju odgovarajućim razlikama tlaka i temperature kao i intenzivnim mikroturbulencijama i mikromlazovima visokog smicanja. Ove kavitacijske sile utječu na površinske granice, potiču prijenos mase i uzrokuju eroziju. Generirajući tako intenzivne sile kemijske, fizičke, toplinske i mehaničke prirode, ultrazvučna kavitacija stvara potrebnu agitaciju i prijenos mase kako bi se razbila struktura organskog veziva koja se koristi u litij-ionskim baterijama za fiksiranje katode na kolektor/aluminijsku foliju.
Dok samo mehaničko miješanje nije dovoljno za učinkovito odvajanje katodnog materijala od aluminijske folije, ultrazvučna obrada visokog intenziteta osigurava potrebnu sonokemijsku i sonomehaničku energiju za potpuno uklanjanje katodnog materijala iz kolektora. Za razliku od mehaničkog miješanja, ultrazvučna kavitacija stvara intenzivne turbulencije, lokalno visoke temperature i tlakove kao i uznemirenost, strujanje i mlazove tekućine, koji razbijaju vezivo, npr. PVDF ili PTFE, koji povezuju katodu s Al folijom, i erodiraju površina obje, katode i Al folije. Time se vezivo između oba materijala pravilno uništava, a katoda i aluminijska folija učinkovito odvajaju.
Na primjer, ultrazvučno odvajanje rezultira visokom učinkovitošću uklanjanja katode od 99% korištenjem N-metil-2-pirolidona (NMP) kao otapala na 70°C (240 W ultrazvučne snage i 90 min vremena ultrazvučne obrade). Budući da ultrazvučno odvajanje katode ravnomjerno raspršuje materijal i sprječava veće aglomerate, naknadni proces ispiranja metala je olakšan.
Pročitajte više o ultrazvučnom raslojavanju elektroda za obnavljanje aktivnih materijala i folija za sakupljanje struje!
Ultrazvučno ispiranje minerala
Gore opisani ultrazvučni kavitacijski učinci potiču i ispiranje metala iz istrošenih baterija. Ultrazvučna obrada visokog intenziteta ne koristi se samo za obnavljanje minerala u recikliranju baterija, već se također često koristi u hidrometalurgiji i ispiranju plemenitih ruda (npr. rudarske jalovine). Visoke lokalne temperature, pritisci i sile smicanja intenziviraju ispiranje metala i značajno povećavaju učinkovitost ispiranja. Dok se u kavitacijskim vrućim točkama javljaju lokalizirane vrlo ekstremne temperature do 1000 K, ukupni uvjeti ispiranja zahtijevaju samo blagu temperaturu od cca. 50-60°C. To čini ultrazvučnu obnovu metala energetski učinkovitom i ekonomičnom.
Ultrazvučno ispiranje minerala iz istrošenih Li-ion baterija karakteriziraju visoke stope oporavka i učinkovitost. Na primjer, sumporna kiselina (H2SO4) uspješno je korištena kao sredstvo za ispiranje u prisutnosti vodikovog peroksida (H2O2) tijekom ultrazvučnog oporavka minerala s katode. Ultrazvučno ispiranje sumpornom kiselinom rezultiralo je stopama iskorištenja od 94,63% za kobalt, odnosno 98,62% za litij.
Ultrazvučno ispiranje s organskom limunskom kiselinom (C6H8O7·H2O) rezultira vrlo visokim povratom bakra i litija, dobivanjem 96% bakra i gotovo 100% litija iz istrošenih Li-ion baterija.

MultiSonoReactor s do 5 ultrazvučnih sondi: ultrazvučni industrijski visokosmični mikser visokog intenziteta za inline obradu, npr. ispiranje metala, odvajanje katode i aluminijske folije kao i ekstrakciju minerala iz istrošenih litij-ionskih baterija.

UIP16000, snažan ultrazvučni homogenizator snage 16.000 W za ekstrakciju minerala, ispiranje metala i odvajanje katode u recikliranju baterija
- visoka efikasnost
- Uhodana tehnika
- jednostavan rad
- Niska / netoksična upotreba otapala
- Gotovo bez ispušnih plinova / CO2 otiska
- Sef
- ekološki prihvatljivo
Jednostavno i sigurno: Ultrazvučno povećanje od testova izvedivosti do industrijskog recikliranja
Ultrazvučna oprema visokih performansi za recikliranje litij-ionskih baterija dostupna je za stalne, pilotske i industrijske instalacije. Budući da su ultrazvučno katodno odvajanje i ultrazvučno ispiranje minerala iz istrošenih baterija već uspostavljeni procesi, proces od prvih ispitivanja, optimizacije prema vašim specifičnim zahtjevima procesa i instalacije potpuno industrijskog ultrazvučnog sustava za odvajanje i/ili ispiranje je brz i jednostavan.
Pročitajte više o prednostima ultrazvučnog ispiranja za održivo recikliranje baterija i urbano rudarenje!
Ultrazvučni uređaji visokih performansi za recikliranje baterija
Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvučne uređaje visokih performansi svih veličina i kapaciteta. S UIP16000 (16kW), Hielscher proizvodi najsnažniji ultrazvučni procesor na svijetu. UIP16000 kao i svi drugi industrijski ultrazvučni sustavi mogu se jednostavno klasterirati do potrebnog kapaciteta obrade. Svi Hielscher ultrasonicators su napravljeni za 24/7 rad pod punim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima.
Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode.
Ultrazvučne sonde i sono-reaktori za bilo koji volumen
Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilotskih sustava do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom obrade tereta kamiona po satu. Cijeli asortiman proizvoda omogućuje nam da vam ponudimo najprikladniju ultrazvučnu opremu za vašu primjenu, kapacitet procesa i proizvodne ciljeve.
Precizno kontrolirane amplitude za optimalne rezultate
Svi Hielscher ultrazvučni procesori se mogu precizno kontrolirati i stoga su pouzdani radni konji u R&D i proizvodnja. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utječu na učinkovitost i djelotvornost sonokemijski i sonomehanički induciranih reakcija. Sav Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućuju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i booster rogovi su dodaci koji omogućuju izmjenu amplitude u još širem rasponu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potrebni ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7.
Precizne postavke amplitude i stalno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost odvajanja katode od aluminijske folije kao i ispiranja minerala i metala iz istrošenih Li-ion baterija pod najučinkovitijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna sonikacija za najučinkovitije recikliranje Li-ion baterije!
Robusnost Hielscher ultrasonicatorsa omogućuje rad 24/7 pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima. To čini Hielscher sonikatore pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve procesa recikliranja.
Najviša kvaliteta – Dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj
Kao tvrtka u obiteljskom vlasništvu, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvalitete za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučni uređaji dizajnirani su, proizvedeni i temeljito testirani u našem sjedištu u Teltowu u blizini Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscherovih ultrazvučnih sondi i reaktora visokih performansi.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
---|---|---|
10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Činjenice koje vrijedi znati
Što su litij-ionske baterije?
Litij-ionska baterija, također Li-ion baterija, vrsta je punjive baterije. U usporedbi s baterijama na bazi olova i nikla, litij-ionski uređaji koriste katodu, anodu i elektrolit kao vodič.
Kao i sve baterije, Li-ion baterije pohranjuju kemijsku energiju, koja se zatim pretvara u električnu energiju kako bi se osigurao statički električni naboj za napajanje.
Litij-ionske baterije se obično koriste za prijenosnu elektroniku kao što su prijenosna računala, pametni telefoni kao i električna vozila. Primjena Li-ion baterija također izaziva sve veći interes vojnih i zrakoplovnih kompanija.