Ուլտրաձայնային սարքավորում, լիտիումի Ion մարտկոցների վերամշակման համար
- Էլեկտրասարքավորումների մեջ օգտագործվող լիթիում-ion մարտկոցները հենց հիմա գալիս են զանգվածային շուկա եւ դրա հետ պետք է մշակվեն վերամշակման հզորությունները:
- Ուլտրաձայնային շերտավորումը արդյունավետ, էկոլոգիապես մաքուր տեխնիկա է, որը վերականգնում է մետաղները, ինչպիսիք են Li, Mg, Co, Ni եւ այլն, ծախսված Li-Ion մարտկոցներից:
- Hielscher- ի արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգերը լիցքավորման ծրագրերի համար հուսալի եւ առողջ են եւ կարող են հեշտությամբ ինտեգրվել առկա վերամշակման գործարանների վրա:
Lithium-Ion մարտկոցների վերամշակումը
Lithium-Ion մարտկոցները լայնորեն օգտագործվում են էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներում (EV), նոութբուքներում եւ բջջային հեռախոսներում: Սա նշանակում է, որ ծախսված լիթիումիոնային մարտկոցները ժամանակակից մարտահրավեր են թափոնների կառավարման եւ վերամշակման վերաբերյալ: Երեխաները EVs- ի համար խոշոր ծախսերի վարորդ են, եւ նրանց տրամադրումը թանկ է: Բնապահպանական եւ տնտեսական ասպեկտները մղում են փակ վերամշակման հանգույցը, քանի որ մարտկոցի թափոնները պարունակում են արժեքավոր նյութեր եւ օգնում են նվազեցնել լիթիումի-ion մարտկոցների արտադրության ածխածնի ոտնահետքերը:
Li-Ion- ի մարտկոցների վերամշակումը աճում է դեպի զարգացող արդյունաբերական հատված `ապահովելու համար հազվագյուտ մետաղների եւ այլ մարտկոցների ապագա առկայությունը եւ նվազեցնել հանքարդյունաբերության բնապահպանական ծախսերը:
Արդյունաբերական Ուլտրաձայնային Լվացում
Ուլտրաձայնային լուծույթը եւ մետաղների արդյունահանումը կարող են կիրառվել լիտիումի կոբալտ օքսիդի մարտկոցների վերամշակման գործընթացներում (օրինակ, նոթբուքներ, սմարթֆոններ եւ այլն), ինչպես նաեւ լիթիումի նիկել-մանգան-կոբալտային մարտկոցների (օրինակ `էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներ) վերամշակման գործընթացներում:
Բարձր հզոր Ուլտրաձայնային սարքը հայտնի է իր քիմիական հեղուկների եւ լորձաթաղանթի մշակման համար, զանգվածային փոխանցման բարելավման եւ քիմիական ռեակցիաների առաջացման համար:
Էներգիայի ultrasonication- ի ինտենսիվ ազդեցությունները հիմնված են ակուստիկ կավիտացիայի երեւույթի վրա: Բարձր էներգիայի ուլտրաձայնային համակարգի մեջ հեղուկների / լորձաթաղանթի մեջ միացումը, հեղուկների փոփոխվող ցածր ճնշման եւ բարձր ճնշման ալիքները առաջացնում են փոքր վակուումային փուչիկներ: Փոքր վակուումային թափանցումները աճում են տարբեր ցածր ճնշման / բարձր ճնշման ցիկլերի վրա, մինչեւ բռնությունը բռնությամբ: Փլուզվող վակուումային փուչիկները կարող են դիտվել որպես միկրոէկոմետրեր, որոնցում մինչեւ 5000K ջերմաստիճանները, մինչեւ 1000թմ ճնշումները եւ 10-ից բարձր ջեռուցման եւ սառեցման տեմպերը-10 տեղի է ունենում: Բացի այդ, գեներացվել են մինչեւ 280 մ / վ արագությամբ ուժեղ հիդրեյդինամիկ խաչմերուկներ եւ հեղուկ վառելիք: Ակուստիկ կավիտացիայի այս ծայրահեղ պայմանները արտակարգ ֆիզիկական եւ քիմիական պայմաններ են ստեղծում այլ սառը հեղուկների մեջ եւ ստեղծում են բարենպաստ միջավայր քիմիական ռեակցիաներում (sonochemistry):
48 կՎտ Ուլտրաձայնային պրոցեսոր
պահանջվող ծրագրերի համար, ինչպիսիք են մետաղների հեռացմանը
Մթնոլորտային արտանետումների հեռացում, մետաղների ուլտրաձայնային հեռացում:
Ուլտրաձայնային հեռացման եւ մետաղների վերականգնման մեծ առավելությունը ճշգրիտ վերահսկում է գործընթացի պարամետրերի, ինչպիսիք են ամպլիտուտը, ճնշումը եւ ջերմաստիճանը: Այս պարամետրերը թույլ են տալիս ճշգրտել ռեակցիաների պայմանները հենց գործընթացային միջավայրին եւ նպատակային արտադրությանը: Բացի այդ, ուլտրաձայնային շերտը հեռացնում է նույնիսկ ամենափոքր մետաղական մասնիկները `նյութից, մինչդեռ պահպանելով միկրոօրգանիզմները: Ընդլայնված մետաղների վերականգնումը պայմանավորված է բարձր ռեակտիվ մակերեսների ուլտրաձայնային ստեղծման, բարձրացնող ռեակցիայի դրսեւորումների եւ բարելավված զանգվածային տրանսպորտի: Sonication գործընթացները կարող են օպտիմալացվել, ազդելով յուրաքանչյուր պարամետրով եւ հետեւաբար ոչ միայն շատ արդյունավետ, այլեւ բարձր էներգիայի արդյունավետ:
Դրա կոնկրետ պարամետրերի հսկողությունն ու էներգետիկ արդյունավետությունը ultrasonic leaching- ի բարենպաստ եւ գերազանց տեխնիկան են դարձնում – հատկապես համեմատած բարդ թթվային շերտավորման եւ շեղման տեխնիկայի համեմատ:
Ուլտրաձայնային վերականգնումը LiCoO2 Lithium-Ion մարտկոցների ծախսը
Ultrasonication- ն օգնում է նվազեցնել լեղապարկի եւ քիմիական տեղումների քանակը, որոնք օգտագործվում են Լի Լիի վերականգնման համար2co3 եւ Co Co- ի (OH)2 լիթիումի-իոնային մարտկոցներից:
Zhang եւ այլն: (2014) հաղորդում է LiCoO- ի հաջող վերականգնումը2 օգտագործելով ուլտրաձայնային ռեակտոր: 600 մլ-ի մեկնարկային լուծման նախապատրաստման համար նրանք 10 գ անվավեր LiCoO- ի տեղադրեցին2 փոշի մի բաժակ եւ ավելացրեց 2.0 մոլ / լ LiOH լուծույթ, որոնք խառնվում էին:
Խառնուրդը լցվել է ուլտրաձայնային ճառագայթման մեջ եւ սկսում է հրահրող սարքը, հուզիչ սարքը տեղադրվել է ռեակցիայի կոնտեյների ներսում: Այն տաքացվեց մինչեւ 120 ° C, իսկ հետո ուլտրաձայնային սարք սահմանվել է 800W եւ ողնուղեղի ուլտրաձայնային ռեժիմը սահմանվել է 5 սմ-ով: ON / 2sec: OFF. Ուլտրաձայնային ճառագայթումը կիրառվել է 6 ժամ, ապա ռեակցիայի խառնուրդը սառեցվել է սենյակային ջերմաստիճանում: Կոշտ մնացորդը մի քանի անգամ լվացվեց deionized ջրի հետ եւ չորացրեց 80 ° C մինչեւ մինչեւ մշտական քաշը: Ստացված նմուշը հավաքվել է հետագա փորձարկման եւ մարտկոցի արտադրության համար: Առաջին ցիկլով լիցքավորման հզորությունը կազմում է 134.2 մահ / գ, իսկ ելքային հզորությունը `133.5 մահ / գ: Առաջին անգամ վճարումն ու ելքային արդյունավետությունը 99.5% էր: 40 ցիկլից հետո, ելքային հզորությունը դեռ 132.9 մահ / գ է: (Zhang et al., 2014)
Օգտագործված LiCoO2 բյուրեղները մինչեւ (ա) եւ հետո (բ) ուլտրաձայնային բուժման ժամանակ, ժամը 120 ° C, 6 ժամ: Աղբյուրը `Zhang et al. 2014 թ
Ուլտրաձայնային լորձաթաղանթը օրգանական թթուներով, ինչպիսիք են կիտրոնաթթունը ոչ միայն արդյունավետ է, այլ նաեւ էկոլոգիապես մաքուր: Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ Co- ի եւ Li- ի շերտը ավելի արդյունավետ է, քան կիտրոնաթթուով, քան Հ անօրգանական թթուները2SO4 եւ HCl- ը: Ավելի քան 96% Co եւ գրեթե 100% Li- ն վերականգնվել են ծախսված լիտիում-ion մարտկոցներից: Այն փաստը, որ օրգանական թթուները, ինչպիսիք են կիտրոնաթթուները եւ քացախաթթուները, էժան եւ կենսունակ են, նպաստում են sonication- ի հետագա տնտեսական եւ բնապահպանական առավելություններին:
Բարձր էներգիայի արդյունաբերական Ուլտրաձայնային սարքավորում
Hielscher Ultrasonics- ը ձեր երկարատեւ փորձառու մատակարարն է բարձր արդյունավետ եւ հուսալի ուլտրաձայնային համակարգերի համար, որոնք մատակարարում են պահանջվող հզորությունը մետաղներից թափոններից թափոնների հեռացման համար: Լիյոնային մարտկոցների վերամշակման համար անհրաժեշտ են մետաղներ, ինչպիսիք են կոբալտը, լիտումը, նիկելը եւ մանգանները, հզոր ու ուժեղ ուլտրաձայնային համակարգերը: Hielscher Ultrasonics- ը’ արդյունաբերական միավորներ, ինչպիսիք են UIP4000hdT (4 կՎտ),, UIP10000 (10 կՎտ) եւ UIP16000 (16 կՎտ) շուկայի ամենաազդեցիկ եւ ուժեղ բարձրակարգ ուլտրաձայնային համակարգերը: Մեր բոլոր արդյունաբերական ստորաբաժանումները կարող են շարունակաբար աշխատել 24/7 գործողություններում մինչեւ 200μմ բարձր չափաբաժիններով: Ավելի բարձր ամպլիտուդների համար հարմարեցված ուլտրաձայնային sonotrodes հասանելի են: Hielscher- ի ուլտրաձայնային սարքավորումների կայունությունը թույլ է տալիս 24/7 շահագործել ծանր պարտականություններով եւ պահանջվող միջավայրում: Hielscher- ը հատուկ sonotrodes եւ ռեակտորներ է մատակարարում բարձր ջերմաստիճանի, ճնշման եւ քայքայիչ հեղուկների համար: Սա ստիպում է մեր արդյունաբերական ultrasonicators առավել հարմար հանածո արդյունահանող մետաղագործության տեխնիկայի, օրինակ hydrometallurgical բուժում.
Ստորեւ ներկայացված աղյուսակը ձեզ ցույց է տալիս մեր ultrasonicators- ի մոտավոր մշակման հզորությունը:
| խմբաքանակի Volume | Ծախսի Rate | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 01-ից մինչեւ 20 լ | 02-ից 4 լ / րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000 |
| na | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| na | ավելի մեծ | Կլաստերի UIP16000 |
Փաստեր Worth Իմանալով
Lithium-Ion մարտկոցներ
Lithium-Ion մարտկոցներ (LIB) հանդիսանում է վերալիցքավորվող (վերալիցքավորվող) մարտկոցներ, որոնք առաջարկում են բարձր էներգիայի խտություն եւ հաճախ ինտեգրվում են սպառողական էլեկտրոնիկայի, ինչպիսիք են էլեկտրոնային մեքենաները, հիբրիդային ավտոմեքենաները, նոութբուքները, բջջային հեռախոսները, iPods եւ այլն: նման այլ չափի եւ հզորությամբ վերալիցքավորվող մարտկոցների այլ տարբերակները, LIB- ն զգալիորեն թեթեւ են:
Ի տարբերություն միանգամյա օգտագործվող լիթիումի առաջնային մարտկոցի, LIB- ն օգտագործում է interctated lithium բաղադրություն, որպես իր էլեկտրոդի մետաղական լիտիումի փոխարեն: Lithium-Ion մարտկոցի հիմնական բաղադրիչները նրա էլեկտրոդներն են – անոդ եւ կաթոդ – եւ էլեկտրոլիտը:
Բջիջների մեծ մասը կիսում են ընդհանուր բաղադրիչները `էլեկտրոլիտի, բաժանարարի, փայլաթիթեղի եւ պատյանների տեսանկյունից: Բջջային տեխնոլոգիաների հիմնական տարբերությունն այն նյութն է, որն օգտագործվում է որպես “ակտիվ նյութեր” ինչպիսիք են կաթոդը եւ անոդը: Գրաֆիտը ամենատարածված նյութն է որպես անոդ, մինչդեռ կաթոդը կազմված է շերտավորված LiMO2 (M = Mn, Co, եւ Ni), spinel LiMn2The4, կամ olivine LiFePO- ն4. Էլեկտրոլիտային օրգանական հեղուկ էլեկտրոլիտները (օր.` LiPF6 աղը լուծարված է օրգանական լուծիչների խառնուրդում, ինչպիսիք են էթիլեն կարբոնաթը (EC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), էթիլ մեթիլ կարբոնատ (EMC) եւ այլն) իոնային շարժում:
Կախված դրական (կաթոդ) եւ բացասական (անոդ) էլեկտրոդային նյութերից, համապատասխանաբար, տարբերվում են ԼԻԲ-ի էներգիայի խտությունը եւ լարվածությունը:
Էլեկտրական մեքենաներում հաճախ օգտագործվում են էլեկտրական տրանսպորտային միջոցի մարտկոցը (EVB) կամ ձգողական մարտկոցը: Նման ձգողական մարտկոցները օգտագործվում են forklifts, էլեկտրական գոլֆի սայլեր, հատակային scrubbers, էլեկտրական Մոտոցիկլետներ, էլեկտրական մեքենաներ, բեռնատարներ, Ֆուրգոնների եւ այլ էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների.
Մետաղների վերամշակման լիցքաթափման լիցքավորող մարտկոցներից
Ի տարբերություն այլ տիպի մարտկոցների, որոնք հաճախ պարունակում են կապարի կամ կադմիում, Li-Ion մարտկոցները պարունակում են պակաս թունավոր մետաղներ եւ դրանք համարվում են բնապահպանական: Այնուամենայնիվ, ծախսված լիտիոն ion մարտկոցների մեծ քանակությունը, որոնք պետք է տեղադրվեն որպես էլեկտրական մեքենաների կողմից օգտագործված մարտկոցներ, ներկայացնում են թափոնների խնդիր: Հետեւաբար, անհրաժեշտ է Li-Ion մարտկոցների փակ վերամշակման հանգույց: Տնտեսական տեսանկյունից մետաղական տարրերը, ինչպիսիք են երկաթ, պղինձ, նիկել, կոբալտ եւ լիտիում, կարող են վերականգնվել եւ վերագործվել նոր մարտկոցների արտադրության մեջ: Վերամշակումը կարող է կանխել ապագա պակասը:
Չնայած բարձր նիկելային բեռնվածությամբ մարտկոցները գալիս են շուկա, հնարավոր չէ մարտկոցներ արտադրել առանց կոբալտի: Ավելի բարձր նիկելի պարունակությունը գալիս է մի գնով. Բարձրացված նիկելի պարունակությամբ, մարտկոցի կայունությունը նվազում է, դրանով իսկ դրա ցիկլային կյանքը եւ արագ լիցքավորման կարողությունը նվազում են:
Li-ion մարտկոցների աճող պահանջարկը պահանջում է թափոնների մարտկոցների վերամշակման հզորությունների ավելացում:
Վերամշակման գործընթացը
Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների մարտկոցները, ինչպիսիք են Tesla Roadster- ը, ունեն մոտավոր տեւողություն 10 տարի:
Լիցքավորվող Լի-Իոնային մարտկոցների վերամշակումը պահանջկոտ գործընթաց է, քանի որ ներգրավված են բարձր լարման եւ վտանգավոր քիմիական նյութեր, որոնք գալիս են ջերմային վտանգի, էլեկտրական ցնցումների եւ վտանգավոր նյութերի արտանետումների ռիսկերով:
Կտրուկ հանգույցի վերամշակման համար յուրաքանչյուր քիմիական պարտատոմս եւ բոլոր տարրերը պետք է բաժանվեն իրենց անհատական խմբակցություններին: Այնուամենայնիվ, այդպիսի փակ հանգույցի վերամշակման համար անհրաժեշտ էներգիան շատ թանկ է: Վերականգնման ամենաթանկարժեք նյութերը մետաղներ են, ինչպիսիք են Ni, Co, Cu, Li եւ այլն, քանի որ թանկարժեք հանքարդյունաբերությունը եւ մետաղական բաղադրիչների շուկայական բարձր գները վերածում են տնտեսապես գրավիչ:
Li-Ion մարտկոցների վերամշակման գործընթացը սկսվում է մարտկոցների ապամոնտաժման եւ լիցքավորման հետ: Մարտկոցը բացելու համար անհրաժեշտ է պասիվացում, մարտկոցի քիմիական նյութերի անգործունակությունը: Պասիվացումը կարելի է հասնել քրոնիկ սառեցման կամ հսկվող օքսիդացումով: Կախված մարտկոցի չափից, մարտկոցները կարող են ապամոնտաժվել եւ ապամոնտաժվել ներքեւ բջիջ: Հեռացնելուց եւ ջախջախելուց հետո բաղադրիչները մեկուսացված են մի քանի մեթոդով (օրինակ `ցուցադրություն, մաղում, ձեռքի ջոկելը, մագնիսական, խոնավ եւ բալիստիկական բաժանումը), էլեկտրոդի փոշիից բջջային պահարանների, ալյումինի, պղնձի եւ պլաստմասսաների հեռացման համար: Էլեկտրոդային նյութերի բաժանումը անհրաժեշտ է ստորին հոսանքների համար, օրինակ, հիդրոմետալուրգիական բուժում:
Պիրոլիզ
Պիրոլիտային վերամշակման համար շերտավոր մարտկոցները smelted են վառարանում, որտեղ կրաքարն ավելացվում է որպես քլաբի ձեւավորման գործակալ:
Հիդրոթերմային գործընթացներ
Հիդրոմետալուրգիական վերամշակումը հիմնված է թթուների ռեակցիաներին `աղերի աղբը մետաղները դնելու համար: Տիպիկ հիդրոմետալուրգիական գործընթացները ներառում են լաքացման, տեղումների, ion փոխանակման, լուծիչ լուծույթների եւ ջրային լուծումների էլեկտրոլիզի:
Հիդրոթերմային վերամշակման առավելությունն այն է, որ Ni- ի եւ Co- ի 95% -ից բարձր վերականգնման եկամտաբերությունը, ինչպես նաեւ աղերը, + 90% Li- ն կարող են թափվել, մնացածը կարող է վերականգնվել մինչեւ + 80%:
Հատկապես կոբալտը բարձր էներգիայի եւ էներգիայի կիրառման համար լիտիումի-իոնային մարտկոցների կատիտների բաղկացուցիչ մասն է:
Ընթացիկ հիբրիդային ավտոմեքենաները, ինչպիսիք են Toyota Prius- ը, օգտագործվում են նիկել մետաղական հիդրոդրանալ մարտկոցներ, որոնք ապամոնտաժվում են, լիցքավորվում եւ վերամշակվում են ինչպես Li-Ion մարտկոցները:
Գրականություն / հղումներ
- Golmohammadzadeh R., Rashchi F., Vahidi E. (2017): Recovery of lithium and cobalt from spent lithium-ion batteries using organic acids: Process optimization and kinetic aspects. Waste Management 64, 2017. 244–254.
- Shin S.-M.; Lee D.-W.; Wang J.-P. (2018): Fabrication of Nickel Nanosized Powder from LiNiO2 from Spent Lithium-Ion Battery. Metals 8, 2018.
- Zhang Z., He W., Li G., Xia J., Hu H., Huang J. (2014): Ultrasound-assisted Hydrothermal Renovation of LiCoO2 from the Cathode of Spent Lithium-ion Batteries. Int. J. Electrochem. Sci., 9 (2014). 3691-3700.
- Zhang Z., He W., Li G., Xia J., Hu H., Huang J., Shengbo Z. (2014): Recovery of Lithium Cobalt Oxide Material from the Cathode of Spent Lithium-Ion Batteries. ECS Electrochemistry Letters, 3 (6), 2014. A58-A61.
Ուժեղ sonication է լաբորատորիայից եւ նստարանից մինչեւ արդյունաբերական արտադրության.