Ultrasonics Membuat Daur Ulang Baterai Lithium-Ion Lebih Efisien

Lithium adalah bahan yang langka dan sangat berharga yang ada dalam baterai berkinerja tinggi, seperti baterai Li-ion. Lithium adalah bahan paling berharga yang dipulihkan dalam daur ulang baterai Li-ion, tetapi juga mineral dan logam lainnya seperti kobalt, mangan, nikel, tembaga dan aluminium adalah logam berharga untuk pemulihan. Ultrasonication intensitas tinggi digunakan sebagai agitasi geser tinggi dan teknik pencucian untuk mengekstrak, menghapus, dan melarutkan mineral dan logam berharga dari baterai yang dihabiskan. Metode sonikasi sangat berkhasiat, hemat energi, dan tersedia untuk instalasi di fasilitas daur ulang komersial penuh.

Ikhtisar: Proses Daur Ulang Li-Ion-Baterai

Proses daur ulang dapat bervariasi karena perusahaan yang berspesialisasi dalam daur ulang baterai Li-ion mengembangkan dan memodifikasi proses mereka dengan efisiensi tertinggi. Namun, untuk memulihkan bahan berharga seperti lithium dari baterai, langkah-langkah berikut diperlukan:
Pertama, penutup plastik baterai dipecah dan dilepas. Setelah itu, baterai telanjang dimasukkan ke dalam nitrogen cair untuk menetralisir zat reaktif dan peledak. Langkah ini memastikan bahwa pelepasan tiba-tiba semua energi yang tersimpan dan penyalaan dan ledakan berikutnya yang terkait dengan dicegah.
Setelah langkah-langkah persiapan ini, baterai kemudian ditempatkan pada bubut, di mana baterai dibuka dengan gergaji, sehingga cangkang luar dapat dilepas. Dilucuti ke inti baterai, katoda, anoda, dan pemisah diekstraksi dan ditempatkan dalam oven, di mana mereka dikeringkan selama 24 jam dengan perkiraan 60-120 ° C. Sebelum perawatan ekstraksi logam, elektroda yang terisolasi, yaitu katoda dan anoda, harus dibongkar lebih lanjut. Karena bahan katoda umumnya dipatuhi aluminium foil oleh pengikat, umumnya polyvinylidene fluoride (PVDF) atau polytetrafluoroethylene (PTFE), itu adalah tugas yang sulit untuk menghilangkan katoda dan aluminium foil satu sama lain. Untuk memisahkan bahan katoda dengan benar dari foil, pemisahan ultrasonik telah terbukti menjadi perawatan yang sangat efisien, cepat, dan ekonomis. Tapi intensifikasi proses ultrasonik tidak berhenti di sini. Pencucian ultrasonik logam dan mineral seperti kobalt, mangan, nikel, tembaga dan aluminium mempromosikan ekstraksi logam dan meningkatkan hasil logam yang pulih.

Ultrasonic Kavitasi untuk Pemisahan Katoda

Ultrasonication memisahkan bahan katoda dari aluminium foil oleh efek kavitasi akustik. Kavitasi akustik atau ultrasonik ditentukan oleh tekanan tinggi yang terjadi secara lokal, suhu tinggi dan tetes berikutnya yang mengakibatkan diferensial tekanan dan suhu masing-masing serta turbulensi mikro yang intens dan mikro-jet geser tinggi. Kekuatan kavitasi ini mempengaruhi batas permukaan, mempromosikan perpindahan massa dan menyebabkan erosi. Menghasilkan kekuatan intens seperti sifat kimia, fisik, termal dan mekanik, kavitasi ultrasonik menciptakan agitasi dan transfer massa yang diperlukan untuk memecahkan struktur pengikat organik yang digunakan dalam baterai lithium-ion untuk memperbaiki katoda ke kolektor / aluminium foil.
Sementara agitasi mekanis seperti mengaduk saja tidak cukup untuk melepaskan bahan katoda secara efektif dari aluminium foil, ultrasonikasi intensitas tinggi menyediakan energi sonokimia dan sonomekanik yang diperlukan untuk menghilangkan bahan katoda sepenuhnya dari kolektor. Berbeda dengan pengadukan mekanis, kavitasi ultrasonik menghasilkan turbulensi intens, suhu dan tekanan yang tinggi secara lokal serta agitasi, streaming dan jet cair, yang memecah pengikat, misalnya PVDF atau PTFE, yang menghubungkan katoda ke al foil, dan mengikis permukaan keduanya, katoda dan Al foil. Dengan demikian, pengikat antara kedua bahan dihancurkan dengan benar dan katoda dan aluminium foil secara efektif dipisahkan.
Misalnya, pemisahan ultrasonik menghasilkan efisiensi tinggi dari penghapusan katoda 99% menggunakan N-metil-2-pyrrolidone (NMP) sebagai pelarut pada 70 ° C (daya ultrasonik 240 W, dan 90 menit waktu pemrosesan ultrasonik). Karena pemisahan katoda ultrasonik menyebarkan bahan secara merata dan mencegah aglomerat yang lebih besar, proses pencucian logam berikutnya difasilitasi.
Baca lebih lanjut tentang delaminasi elektroda ultrasonik untuk memulihkan bahan aktif dan foil kolektor saat ini!

Ultrasonic pencucian mineral

Efek kavitasi ultrasonik yang dijelaskan di atas mempromosikan pencucian logam dari baterai bekas juga. Ultrasonication intensitas tinggi tidak hanya digunakan untuk memulihkan mineral dalam daur ulang baterai, tetapi juga sering digunakan dalam hidrometalurgi dan pencucian bijih berharga (misalnya tailing pertambangan). Suhu, tekanan, dan gaya geser lokal yang tinggi mengintensifkan pencucian logam dan meningkatkan efisiensi pencucian secara signifikan. Sementara di hot-spot kavitasi terjadi suhu lokal yang sangat ekstrem hingga 1000 K, kondisi pencucian keseluruhan hanya membutuhkan suhu ringan sekitar 50-60 °C. Hal ini membuat energi pemulihan logam ultrasonik hemat dan ekonomis.
Pencucian ultrasonik mineral dari baterai Li-ion yang dihabiskan ditandai dengan tingkat pemulihan dan efisiensi yang tinggi. Misalnya, asam sulfat (H2SO4) berhasil digunakan sebagai agen pencucian di hadapan hidrogen peroksida (H2O2) selama pemulihan mineral ultrasonik dari katoda. Pencucian ultrasonik dengan asam sulfat menghasilkan tingkat pemulihan masing-masing 94,63% untuk kobalt, dan 98,62% untuk lithium.
Pencucian ultrasonik dengan asam sitrat organik (C6H8O7· H2O) menghasilkan pemulihan tembaga dan lithium yang sangat tinggi, mendapatkan tembaga 96% dan hampir 100% lithium dari baterai Li-ion yang dihabiskan.

Sederhana dan Aman: Ultrasonic Scale-up Dari Uji Kelayakan hingga Daur Ulang Industri

Peralatan ultrasonik berkinerja tinggi untuk daur ulang baterai Li-ion tersedia untuk pemasangan bench-top, pilot, dan industri. Karena pemisahan katoda ultrasonik dan pencucian ultrasonik mineral dari baterai yang dihabiskan sudah ditetapkan proses, proses dari uji coba pertama, pengoptimalan untuk persyaratan proses spesifik Anda dan pemasangan pemisahan ultrasonik sepenuhnya-industri dan / atau sistem pencucian cepat dan sederhana.

Ultrasonicators Kinerja Tinggi Untuk Daur Ulang Baterai

Hielscher Ultrasonics memasok ultrasonikator kinerja tinggi pada ukuran dan kapasitas apa pun. Dengan UIP16000 (16kW), Hielscher memproduksi prosesor ultrasonik paling kuat di seluruh dunia. UIP16000 serta semua sistem ultrasonik industri lainnya dapat dengan mudah mengelompokkan ke kapasitas pemrosesan yang diperlukan. Semua ultrasonicators Hielscher dibangun untuk operasi 24/7 di bawah beban penuh dan di lingkungan yang menuntut.
Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia.

Ultrasonic Probe dan Sono-Reaktor untuk Setiap Volume

Rangkaian produk Hielscher Ultrasonics mencakup spektrum penuh prosesor ultrasonik dari ultrasonicators lab kompak di atas bangku dan sistem percontohan untuk prosesor ultrasonik sepenuhnya industri dengan kapasitas untuk memproses muatan truk per jam. Rangkaian produk lengkap memungkinkan kami untuk menawarkan peralatan ultrasonik yang paling cocok untuk aplikasi Anda, kapasitas proses dan target produksi.

Amplitudo yang Dapat Dikendalikan secara Tepat untuk Hasil Optimal

Semua prosesor ultrasonik Hielscher dapat dikontrol dengan tepat dan dengan demikian kuda kerja yang dapat diandalkan di R&D dan produksi. Amplitudo adalah salah satu parameter proses penting yang mempengaruhi efisiensi dan efektivitas reaksi yang diinduksi secara sonochemically dan sonomechanically. Semua Hielscher Ultrasonics’ prosesor memungkinkan pengaturan amplitudo yang tepat. Sonotrodes dan booster horns adalah aksesori yang memungkinkan untuk memodifikasi amplitudo dalam kisaran yang lebih luas. Prosesor ultrasonik industri Hielscher dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dan memberikan intensitas ultrasonik yang diperlukan untuk aplikasi yang menuntut. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah terus berjalan dalam operasi 24/7.
Pengaturan amplitudo yang tepat dan pemantauan permanen parameter proses ultrasonik melalui perangkat lunak pintar memberi Anda kemungkinan untuk memisahkan katoda dari aluminium foil serta untuk mencemis mineral dan logam dari baterai Li-ion yang dihabiskan di bawah kondisi ultrasonik yang paling efektif. Sonikasi optimal untuk daur ulang baterai Li-ion yang paling efisien!
Ketahanan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Ini menjadikan peralatan ultrasonik Hielscher alat kerja yang andal yang memenuhi persyaratan proses daur ulang Anda.

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Sebagai bisnis milik keluarga dan dikelola keluarga, Hielscher memprioritaskan standar kualitas tertinggi untuk prosesor ultrasoniknya. Semua ultrasonicators dirancang, diproduksi dan benar-benar diuji di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Ketahanan dan keandalan peralatan ultrasonik Hielscher membuatnya menjadi kuda kerja dalam produksi Anda. Operasi 24/7 di bawah beban penuh dan di lingkungan yang menuntut adalah karakteristik alami dari probe ultrasonik kinerja tinggi Hielscher dan reaktor.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: