Ultrazvuk čini recikliranje litij-ionskih baterija učinkovitijim

Litij je oskudan i vrlo vrijedan materijal prisutan u baterijama visokih performansi, kao što su Li-ionske baterije. Litij je najvrjedniji materijal koji se oporavlja u recikliranju Li-ionskih baterija, ali i drugi minerali i metali poput kobalta, mangana, nikla, bakra i aluminija vrijedni su metali za oporavak. Ultrazvuka visokog intenziteta koristi se kao tehnika agitacije visokog smicanja i ispiranja za izdvajanje, uklanjanje i otapanje vrijednih minerala i metala iz potrošenih baterija. Metoda sonikacije vrlo je učinkovita, energetski učinkovita i lako je dostupna za ugradnju u potpuno komercijalna postrojenja za recikliranje.

Pregled: Postupak recikliranja Li-Ion-baterija

Procesi recikliranja mogu se razlikovati kako se tvrtke specijalizirane za recikliranje Li-ion baterija razvijaju i mijenjaju svoje procese do najviše učinkovitosti. Međutim, kako bi se povratili vrijedni materijali kao što je litij iz baterija, potrebni su sljedeći koraci:
Prvo se plastični poklopac baterije razbije i ukloni. Nakon toga, gola baterija se stavlja u tekući dušik kako bi se neutralizirale reaktivne, eksplozivne tvari. Ovaj korak se pobrine da se spriječi iznenadno oslobađanje sve pohranjene energije i naknadno paljenje i eksplozija povezana s njom.
Nakon tih preparativnih koraka, baterija se zatim stavlja na tokarski uređaj, gdje se baterija otvara pilom, tako da se vanjska ljuska može ukloniti. Ogoljeni do jezgre baterije, katoda, anoda i separator se izvlače i stavljaju u pećnicu, gdje se suše za 24 h na cca. Prije obrade vađenja metala izolirane elektrode, odnosno katoda i anoda, moraju se dodatno rastaviti. Budući da se katodni materijal obično prianja uz aluminijsku foliju vezivom, obično poliviniliden fluoridom (PVDF) ili politetrafluoroetilenom (PTFE), težak je zadatak ukloniti katodu i aluminijsku foliju jedni od drugih. Kako bi se katodni materijal pravilno odvojio od folije, pokazalo se da je ultrazvučna odvojenost vrlo učinkovit, brz i ekonomičan tretman. Ali ultrazvučni proces intenziviranja ne prestaje ovdje. Ultrazvučno ispiranje metala i minerala kao što su kobalt, mangan, nikal, bakar i aluminij potiče vađenje metala i povećava prinos oporavljenih metala.

Ultrazvučna karitacija za odvajanje katoda

Ultrazvuka odvaja katodne materijale od aluminijske folije učincima akustične karitacije. Akustična ili ultrazvučna kavitacija određena je lokalnim visokim tlakovima, visokim temperaturama i njihovim naknadnim padovima što rezultira odgovarajućim diferencijalima tlaka i temperature, kao i intenzivnim mikro-turbulencijama i mikro-mlazovima visokog smicanja. Ove kavitacijske sile utječu na površinske granice, potiču prijenos mase i uzrokuju eroziju. Stvarajući tako intenzivne sile kemijske, fizičke, toplinske i mehaničke prirode, ultrazvučna karitacija stvara potrebnu uznemirenost i prijenos mase kako bi se razbila organska struktura veziva koja se koristi u litij-ionskim baterijama za fiksiranje katode na kolektor / aluminijsku foliju.
Iako mehanička agitacija poput samog miješanja nije dovoljna za učinkovito odvajanje katodnog materijala od aluminijske folije, ultrazvukcija visokog intenziteta osigurava potrebnu sonokemijsku i sonomehaničku energiju za potpuno uklanjanje katodnog materijala iz kolektora. Za razliku od mehaničkog miješanja, ultrazvučna karitacija stvara intenzivne turbulencije, lokalno visoke temperature i tlakove kao i agitaciju, strujanje i tekuće mlazove, koji razbijaju vezivo, npr. Time se vezivo između oba materijala pravilno isušuje, a katoda i aluminijska folija učinkovito se odvajaju.
Na primjer, ultrazvučno odvajanje rezultira visokom učinkovitošću uklanjanja katoda od 99% koristeći N-metil-2-pyrrolidon (NMP) kao otapalo na 70 ° C (240 W ultrazvučne snage i 90 min ultrazvučnog vremena obrade). Budući da ultrazvučno odvajanje katoda ravnomjerno raspršuje materijal i sprječava veće aglomerate, olakšava se naknadni postupak ispiranja metala.
Pročitajte više o ultrazvučnom raslojavanju elektroda kako biste oporavili aktivne materijale i trenutne kolektorske folije!

Ultrazvučni ispiranje minerala

Gore opisani ultrazvučni kavitacijski učinci također potiču ispiranje metala iz istrošenih baterija. Ultrazvuka visokog intenziteta ne samo da se koristi za oporavak minerala u recikliranju baterija, već se često koristi iu hidrometalurgiji i ispiranju dragocjenih ruda (npr. Rudarski repovi). Visoke lokalizirane temperature, tlakovi i sile smicanja pojačavaju ispiranje metala i značajno povećavaju učinkovitost ispiranja. Dok se u kavitacijskim žarištima javljaju lokalizirane vrlo ekstremne temperature do 1000 K, ukupni uvjeti ispiranja zahtijevaju samo blagu temperaturu od oko 50-60 ° C. To čini ultrazvučni oporavak metala energetski učinkovitim i ekonomičnim.
Ultrazvučni ispiranje minerala iz potrošenih Li-ionskih baterija karakterizira visoka stopa oporavka i učinkovitost. Na primjer, sumporna kiselina (H2SO4) uspješno se koristila kao sredstvo za ispiranje u prisutnosti vodikovog peroksida (H2O2) tijekom ultrazvučnog oporavka minerala iz katode. Ultrazvučno ispiranje sumporne kiseline rezultiralo je stopama oporavka od 94,63% za kobalt, odnosno 98,62% za litij.
Ultrazvučno ispiranje organskom limunskom kiselinom (C6H8O7· H2O) rezultira vrlo visokim povratima bakra i litija, dobivajući 96% bakra i gotovo 100% litija iz potrošenih Li-ionskih baterija.

Jednostavno i sigurno: Ultrazvučna ljestvica od testova izvedivosti do recikliranja industrije

Ultrazvučna oprema visokih performansi za recikliranje Li-ion baterija lako je dostupna za bench-top, pilot i industrijsku instalaciju. Budući da su ultrazvučna odvajanje katoda i ultrazvučni ispiranje minerala iz potrošenih baterija već uspostavljeni procesi, proces od prvih ispitivanja, optimizacije do vaših specifičnih zahtjeva procesa i ugradnje potpuno industrijskog ultrazvučnog separacije i/ili sustava ispiranja je brz i jednostavan.

Ultrazvukatori visokih performansi za recikliranje baterija

Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvuke visokih performansi u bilo kojoj veličini i kapacitetu. S UIP16000 (16kW), Hielscher proizvodi najmoćniji ultrazvučni procesor širom svijeta. UIP16000 kao i svi drugi industrijski ultrazvučni sustavi mogu se lako grupiraju do potrebnog kapaciteta obrade. Svi Hielscher ultrazvučnici izgrađeni su 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 kontinuirano raditi u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi.

Ultrazvučne sonde i Sono-reaktori za bilo koji volumen

Hielscher Ultrasonics asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrasonikatora preko bench-top i pilot sustava do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom za obradu kamiona na sat. Cijeli asortiman proizvoda omogućuje nam da vam ponudimo najprikladniju ultrazvučnu opremu za vašu primjenu, kapacitet procesa i proizvodne ciljeve.

Precizno Controllable Amplitudes za Optimum Rezultate

Svi Hielscherovi ultrazvučni procesori su precizno kontrolirani i time pouzdani radni konji u R&D i produkcija. Amplitude je jedan od ključnih procesa parametara koji utječu na učinkovitost i učinkovitost sonokemijski i sonomehanički izazvane reakcije. Svi Hielscher ultrazvuci’ procesori omogućuju precizno postavljanje amplitude. Sonotrodes i booster rogovi su pribor koji omogućuju izmjenu amplitude u još širem rasponu. Hielscher je industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne aplikacije. Amplitude do 200μm mogu se lako kontinuirano izvoditi u 24/7 operaciji.
Precizne postavke amplitude i trajno praćenje ultrazvučnih procesnih parametara putem pametnog softvera daju vam mogućnost odvajanja katode od aluminijske folije kao i ispiranja minerala i metala iz potrošenih Li-ionskih baterija u najučinkovitijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna sonikacija za najučinkovitije recikliranje Li-ion baterija!
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad na teškim dužnostima i u zahtjevnim okruženjima. To Hielscherovu ultrazvučnu opremu čini pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za proces recikliranja.

Najviša kvaliteta – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj

Kao obiteljski i obiteljski vođen posao, Hielscher daje prednost najvišim standardima kvalitete za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučnici su dizajnirani, proizvedeni i temeljito testirani u našem sjedište u Teltowu blizu Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine ga radnih konja u vašoj proizvodnji. 24 / 7 rad pod punim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima je prirodna karakteristika Hielscher je visoke performanse ultrazvučne sonde i reaktora.

Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja: