Az ultrahang hatékonyabbá teszi a lítium-ion akkumulátor újrahasznosítását

A lítium ritka és rendkívül értékes anyag, amely jelen van a nagy teljesítményű akkumulátorokban, például a Li-ion akkumulátorokban. A lítium a legértékesebb anyag, amelyet a Li-ion akkumulátor újrahasznosítása során visszanyernek, de más ásványi anyagok és fémek, például kobalt, mangán, nikkel, réz és alumínium is értékes fémek a visszanyeréshez. Nagy intenzitású ultrahangos kezelést alkalmaznak nagy nyírási keverési és kioldódási technikaként értékes ásványi anyagok és fémek kivonására, eltávolítására és feloldására a kiégett akkumulátorokból. Az ultrahangos módszer rendkívül hatékony, energiahatékony, és könnyen elérhető a teljes kereskedelmi újrahasznosító létesítményekbe történő telepítéshez.

Áttekintés: Li-ion akkumulátor újrahasznosítási folyamat

A nemesfémek és a kimerült Li-ion akkumulátorokból származó anyagok újrahasznosítási folyamata általában több lépésből áll. Íme egy általános áttekintés:

1. Gyűjtés és válogatás: A kimerült Li-ion akkumulátorokat típusuk és kémiai jellemzőik alapján gyűjtik és válogatják.
2. Szétszerelés: Először az akkumulátor műanyag burkolatát feltörik és eltávolítják. Ezután a csupasz akkumulátort folyékony nitrogénbe helyezik, hogy semlegesítsék a reaktív, robbanásveszélyes anyagokat. Ez a lépés biztosítja, hogy megakadályozzák az összes tárolt energia hirtelen felszabadulását és az azt követő gyulladást és robbanást. Ezután az elemeket szétszerelik, hogy elválasszák a különböző alkatrészeket, például a katódot, az anódot, az elektrolitot és a házat.
3. Aprított: A szétszerelt elemeket kisebb darabokra aprítják, hogy növeljék a felületet a következő folyamatokhoz.
4. Elektróda delamináció: A fémextrakciós kezelés előtt az izolált elektródákat, azaz a katódot és az anódot tovább kell szerelni. Mivel a katód anyagát általában kötőanyag, általában polivinilidén-fluorid (PVDF) vagy politetrafluor-etilén (PTFE) tapasztja az alumíniumfóliához, nehéz feladat a katód és az alumíniumfólia eltávolítása egymástól.
5. Kémiai kezelés: Az aprított akkumulátor alkatrészei különböző kémiai kezeléseken mennek keresztül, hogy feloldják és elválasszák a különböző anyagokat. Ez magában foglalhatja a savval vagy más oldószerekkel történő kioldódást értékes fémek, például lítium, kobalt, nikkel és réz kivonására.
6. Hasznosítás és tisztítás: Az oldott fémeket ezután kinyerik az oldatból olyan eljárásokkal, mint a kicsapás, az oldószeres extrakció vagy az elektrokémiai módszerek. Ezek a lépések segítenek a nemesfémek tisztításában és koncentrálásában.

A nemesfém visszanyerése javult szonikálással

A teljesítmény ultrahang fokozhatja az elektróda delaminálásának és a nemesfémek és anyagok kioldódásának lépéseit a reakciók fokozásával, ezáltal jelentősen hatékonyabbá téve a helyreállítási folyamatot. Ultrahangos kezelés, ez egy olyan technika, amely nagy intenzitású ultrahanghullámokat használ mechanikai rezgések és akusztikus kavitáció létrehozására folyékony közegben. Az ultrahangos erős erőket többféleképpen használják a nemesfémek újrahasznosítási folyamatának javítására a használt Li-ion akkumulátorokból:
 

1. Szétbomlás: Az ultrahangos kezelés lebontja az aprított akkumulátor anyagokat, hogy kisebb részecskék keletkezzenek. A kisebb részecskék nagyobb felületet kínálnak, ami hatékonyabbá teszi a kémiai kimosódást, elősegítve az értékes fémek felszabadulását.
2. Továbbfejlesztett kimosódás: Az ultrahangos kezelés alkalmazása a kioldódási folyamatok során fokozhatja a szilárd anyag és a kioldódó oldat közötti érintkezést, növelve a fémkivonás hatékonyságát. Az ultrahangos kioldódás elősegíti a fém extrakciót és növeli a visszanyert fémek és ásványi anyagok, például kobalt, mangán, nikkel, réz és alumínium hozamát.
3. Továbbfejlesztett elektródarétegződés: Az elektródák laminálásának célja az akkumulátor újrahasznosítása során a különböző komponensek, például elektródák, elektrolitok és szeparátorok szétválasztása, hogy azok külön-külön tovább feldolgozhatók vagy újrahasznosíthatók legyenek. Az ultrahangos kezelés segíti a bevonatok leválasztását és eltávolítását az elektródáról. A sonomechanikai erők elősegítik az elektródák rétegeinek hatékony elválasztását.
4. Gyorsított reakciók: Az ultrahangos kezelés elősegíti a gyorsabb és alaposabb keverést, ami felgyorsíthatja a kémiai reakciókat a fém visszanyerése és tisztítása során.
5. Csökkentett energiafogyasztás: Az ultrahangos kezelés növelheti a folyamat hatékonyságát, csökkentve a fém visszanyeréséhez szükséges időt és energiát a használt akkumulátorokból.

 
Az ultrahangos kezelés előnyös szerepet játszhat a nemesfémek és a használt Li-ion akkumulátorokból származó anyagok újrahasznosítási folyamatának javításában azáltal, hogy növeli az újrahasznosítási folyamat különböző lépéseinek hatékonyságát és hatékonyságát.
Az ultrahangos fémkioldódás és az elektróda-delamináció folyamatlépései az egyes újrahasznosítási folyamatokhoz igazíthatók, amelyek változhatnak, mivel a Li-ion akkumulátorok újrahasznosítására szakosodott vállalatok fejlesztik és módosítják folyamataikat a legnagyobb hatékonyság érdekében.

Ultrahangos kavitáció katódelválasztáshoz

Az ultrahangos kezelés elválasztja a katód anyagokat az alumíniumfóliától az akusztikus kavitáció hatására. Az akusztikus vagy ultrahangos kavitációt a helyileg előforduló magas nyomások, magas hőmérsékletek és az azt követő cseppek határozzák meg, amelyek megfelelő nyomás- és hőmérsékletkülönbségeket, valamint intenzív mikroturbulenciákat és nagy nyíróerejű mikrofúvókákat eredményeznek. Ezek a kavitációs erők befolyásolják a felszíni határokat, elősegítik a tömegátadást és eróziót okoznak. Az ultrahangos kavitáció ilyen intenzív kémiai, fizikai, termikus és mechanikai erőket generál, ami megteremti a szükséges keverést és tömegátadást a lítium-ion akkumulátorokban használt szerves kötőanyag-szerkezet megszakításához, hogy rögzítse a katódot a kollektorhoz / alumíniumfóliához.
Míg a mechanikus keverés, mint például a keverés önmagában nem elegendő ahhoz, hogy a katód anyagát hatékonyan leválassza az alumíniumfóliáról, a nagy intenzitású ultrahangos kezelés biztosítja a szükséges szonokémiai és sonomechanikai energiát a katód anyagának teljes eltávolításához a gyűjtőkből. A mechanikus keveréssel ellentétben az ultrahangos kavitáció intenzív turbulenciákat, lokálisan magas hőmérsékleteket és nyomásokat, valamint keverést, áramlást és folyékony fúvókákat generál, amelyek felbontják a kötőanyagot, pl. PVDF vagy PTFE, amely összeköti a katódot az Al-fóliával, és erodálja mind a katód, mind az Al fólia felületét. Ezáltal a két anyag közötti kötőanyag megfelelően megsemmisül, és a katód és az alumíniumfólia hatékonyan elválik.
Például az ultrahangos elválasztás a katód eltávolításának nagy hatékonyságát eredményezi 99% N-metil-2-pirrolidon (NMP) oldószerként 70 ° C-on (240 W ultrahangos teljesítmény és 90 perc ultrahangos feldolgozási idő). Mivel az ultrahangos katód elválasztása egyenletesen eloszlatja az anyagot és megakadályozza a nagyobb agglomerátumokat, megkönnyíti az ezt követő fémkioldódási folyamatot.
További információ ultrahangos elektróda delamináció az aktív anyagok és az áramgyűjtő fóliák visszanyerése érdekében!

Az ásványi anyagok ultrahangos kioldódása

A fent leírt ultrahangos kavitációs hatások elősegítik a fémek kimosódását a kiégett akkumulátorokból is. A nagy intenzitású ultrahangos kezelést nemcsak az ásványi anyagok visszanyerésére használják az akkumulátor újrahasznosításában, hanem gyakran használják hidrometallurgiában és értékes ércek kioldódásában (pl. bányászati meddők). A magas lokalizált hőmérsékletek, nyomások és nyíróerők fokozzák a fém kimosódását és jelentősen növelik a kimosódás hatékonyságát. Míg a kavitációs forró pontokban lokalizált nagyon szélsőséges, akár 1000 K hőmérsékletek fordulnak elő, az általános kimosódási körülmények csak enyhe, kb. 50-60 ° C-os hőmérsékletet igényelnek. Ez teszi az ultrahangos fémvisszanyerést energiahatékonnyá és gazdaságossá.
Az ásványi anyagok ultrahangos kioldódását a használt Li-ion akkumulátorokból magas visszanyerési arány és hatékonyság jellemzi. Például a kénsavat (H2SO4) sikeresen használták kioldószerként hidrogén-peroxid (H2O2) jelenlétében a katódból történő ultrahangos ásványi visszanyerés során. A kénsavval történő ultrahangos kioldódás a kobalt esetében 94,63% -os, a lítium esetében pedig 98,62% -os visszanyerési arányt eredményezett.
Ultrahangos kioldódás szerves citromsavval (C6H8O7· H2O) nagyon magas réz- és lítiumvisszanyerést eredményez, 96% rezet és közel 100% lítiumot nyerve az elhasznált Li-ion akkumulátorokból.

Egyszerű és biztonságos: ultrahangos méretnövelés a megvalósíthatósági tesztektől az ipari újrahasznosításig

Nagy teljesítményű ultrahangos berendezések a Li-ion akkumulátor újrahasznosításához könnyen elérhetők pad-top, kísérleti és ipari telepítéshez. Mivel az ultrahangos katód elválasztása és az ásványi anyagok ultrahangos kioldódása a kiégett akkumulátorokból már megalapozott folyamatok, az első próbáktól való eljárás, az optimalizálás az Ön konkrét folyamatkövetelményeihez és egy teljesen ipari ultrahangos elválasztó és / vagy kioldódó rendszer telepítése gyors és egyszerű.
Tudjon meg többet az ultrahangos kioldódás előnyeiről a fenntartható akkumulátor-újrahasznosítás és a városi bányászat érdekében!

Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek az akkumulátor újrahasznosításához

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos készülékeket szállít bármilyen méretben és kapacitásban. A UIP16000 (16kW), Hielscher gyártja a legerősebb ultrahangos processzor világszerte. A UIP16000, valamint az összes többi ipari ultrahangos rendszer könnyen csoportosítható a szükséges feldolgozási kapacitáshoz. Minden Hielscher ultrasonicators épített 24/7 működés teljes terhelés alatt és igényes környezetben.
Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre.

Ultrahangos szondák és sono-reaktorok bármilyen térfogathoz

A Hielscher Ultrasonics termékcsalád lefedi az ultrahangos processzorok teljes spektrumát a kompakt laboratóriumi ultrahangos készülékektől a padon és a kísérleti rendszereken keresztül a teljesen ipari ultrahangos processzorokig, amelyek képesek óránként feldolgozni a teherautókat. A teljes termékválaszték lehetővé teszi számunkra, hogy a legmegfelelőbb ultrahangos berendezéseket kínáljuk az Ön alkalmazásához, folyamatkapacitásához és gyártási céljaihoz.

Pontosan szabályozható amplitúdók az optimális eredmények érdekében

Minden Hielscher ultrahangos processzor pontosan vezérelhető és ezáltal megbízható munka lovak R&D és termelés. Az amplitúdó az egyik legfontosabb folyamatparaméter, amely befolyásolja a szonokémiai és szonomechanikusan indukált reakciók hatékonyságát és eredményességét. Minden Hielscher Ultrasonics’ A processzorok lehetővé teszik az amplitúdó pontos beállítását. A sonotrodes és a booster szarvak olyan tartozékok, amelyek lehetővé teszik az amplitúdó még szélesebb tartományban történő módosítását. A Hielscher ipari ultrahangos processzorai nagyon nagy amplitúdókat tudnak szállítani, és biztosítják a szükséges ultrahangos intenzitást igényes alkalmazásokhoz. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben.
A pontos amplitúdóbeállítások és az ultrahangos folyamatparaméterek intelligens szoftverrel történő állandó ellenőrzése lehetőséget ad a katód elválasztására az alumíniumfóliától, valamint az ásványi anyagok és fémek kioldására a használt Li-ion akkumulátorokból a leghatékonyabb ultrahangos körülmények között. Optimális szonikálás a leghatékonyabb Li-ion akkumulátor újrahasznosításához!
A Hielscher ultrssonicators robusztussága lehetővé teszi a 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben. Ez teszi a Hielscher szonikátorokat megbízható munkaeszköz, amely megfelel az újrahasznosítási folyamat követelményeinek.

Legmagasabb minőség – Németországban tervezték és gyártották

Családi tulajdonban lévő és családi vállalkozásként a Hielscher az ultrahangos processzorok legmagasabb minőségi előírásait helyezi előtérbe. Minden ultrahangos készüléket terveztek, gyártottak és alaposan teszteltek székhelyünkön, Teltow-ban, Berlin közelében, Németországban. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága és megbízhatósága teszi azt a munka lóvá a termelésben. 24/7 működés teljes terhelés alatt és igényes környezetben természetes jellemzője a Hielscher nagy teljesítményű ultrahangos szondáinak és reaktorainak.

Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:

Tények, amelyeket érdemes tudni

Mik azok a lítium-ion akkumulátorok?

A lítium-ion akkumulátor, szintén Li-ion akkumulátor, egyfajta újratölthető akkumulátor. Az ólom- és nikkelalapú akkumulátorokhoz képest a lítium-ion készülékek katódot, anódot és elektrolitot használnak vezetőként.
Mint minden akkumulátor, a Li-ion akkumulátorok is kémiai energiát tárolnak, amelyet ezután elektromos energiává alakítanak át, hogy statikus elektromos töltést biztosítsanak az energiához.
A lítium-ion akkumulátorokat általában hordozható elektronikához, például laptopokhoz, okostelefonokhoz és elektromos járművekhez használják. A Li-ion akkumulátorok alkalmazása egyre nagyobb érdeklődést vált ki a katonai és repülőgépipari vállalatok részéről is.