ულტრაბგერითი ლითიუმის Ion ბატარეების გადამუშავება
- ელექტრულ მანქანებში გამოყენებული ლითიუმ-იონური ბატარეები ახლა მოდის მასობრივ ბაზარზე და მასთან ერთად უნდა განვითარდეს გადამუშავების შესაძლებლობები.
- ულტრაბგერითი გაყვანა არის ეფექტური, გარემოსდაცვითი ტექნოლოგია ისეთი ლითონის აღსადგენად, როგორებიცაა Li, Mg, Co, Ni და Li-Ion ბატარეები.
- Hielscher- ის სამრეწველო ულტრაბგერითი სისტემები leaching განაცხადების საიმედო და ძლიერი და მარტივად შეიძლება ინტეგრირებული არსებული გადამუშავება მცენარეები.
ლითიუმ-იონის ბატარეების გადამუშავება
Lithium-Ion ბატარეები ფართოდ გამოიყენება ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებებით (EV), ლაპტოპებითა და მობილური ტელეფონებით. ეს იმას ნიშნავს, რომ დახარჯული ლითიუმ-იონური ბატარეები ნარჩენების მართვისა და გადამუშავების შესახებ მიმდინარე გამოწვევაა. ბატარეები არის მთავარი საფასური მძღოლისთვის, და მათი განთავსება ძვირია. გარემოსდაცვითი და ეკონომიკური ასპექტები დახურული გადამუშავების მარყუჟისთვის, რადგან ბატარეის ნარჩენები შეიცავს მნიშვნელოვან მასალებს და ხელს უწყობს ლითიუმ-იონის ბატარეების დამზადების ნახშირბადის კვალი.
Li-Ion ბატარეების გადამუშავება იზრდება წარმატებული მრეწველობის სექტორში, რათა უზრუნველყოს იშვიათი დედამიწის ლითონებისა და სხვა ბატარეის კომპონენტების სამომავლო ხელმისაწვდომობა და სამთო გარემოს ხარჯების შემცირება.
სამრეწველო ულტრაბგერითი ლაშქრობა
ლითონის კობალტის ოქსიდის ბატარეების (მაგ. ლაპტოპები, სმარტფონებისა და სხვა) რეციკლირების პროცესების, ასევე კომპლექსური ლითიუმ-ნიკელი-მანგანუმის-კობალტის ბატარეების (მაგ. ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებების) რეციკლირების პროცესების გამოყენება.
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი კარგად ცნობილია ქიმიური სითხეებისა და მტვრის გადამუშავების შესაძლებლობისთვის, რათა გაუმჯობესდეს მასობრივი გადატანა და დაიწყოს ქიმიური რეაქციები.
ულტრაბგერითი სიმძლავრის ინტენსიური ეფექტები ეფუძნება აკუსტიკური კვატაციის ფენომენს. მაღალი დენის ულტრაბგერითი სითხეების / slurries ერთად, ალტერნატიული დაბალი წნევის და მაღალი წნევის ტალღების სითხეების წარმოქმნის მცირე ვაკუუმი ბუშტები. მცირე ვაკუუმი voids იზრდება სხვადასხვა დაბალი წნევის / მაღალი წნევის ციკლის სანამ implode ძალადობრივად. ჩამონტაჟებული ვაკუუმური ბუშტები შეიძლება ჩაითვალოს მიკრორექტორებად, რომელშიც ტემპერატურა 5000 კ-მდეა, 1000 სანტიმეტრამდე ზეწოლა და გათბობის და გაგრილების ტემპერატურა 10-10 მოხდეს. უფრო მეტიც, ძლიერი ჰიდროდინამიკური მყარი ძალები და თხევადი გამანადგურებლები 280 მ / წმ სიჩქარითაა გამოყოფილი. ეს უკიდურესი პირობები აკუსტიკური კვატაციის დროს ქმნის განსაკუთრებულ ფიზიკურ და ქიმიურ პირობებს სხვა ცივ სითხეებში და ქმნის სასარგებლო გარემო ქიმიური რეაქციებისათვის (Sonochemistry).
48kW ულტრაბგერითი პროცესორი
განაცხადების მოთხოვნისთვის, როგორიცაა ლითონების გაჟონვა
ულტრაბგერითი ლითონების ლითონები ამოწურული ბატარეის ნარჩენებისგან.
დიდი უპირატესობა ულტრაბგერითი leaching და ლითონის აღდგენა არის ზუსტი კონტროლი პროცესი პარამეტრების როგორიცაა ამპლიტუდის, წნევის და ტემპერატურა. ეს პარამეტრი საშუალებას იძლევა რეაქციის პირობების რეგულირება პროცესის საშუალო და მიზნობრივი გამომუშავების შესაბამისად. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი leaching ამოშლის კი პატარა ლითონის ნაწილაკების საწყისი სუბსტრატს, ხოლო შენარჩუნების microstructures. გაუმჯობესებული ლითონის აღდგენა გამოწვეულია ულტრაბგერითი რეაქტიული ზედაპირების შექმნაზე, რეაქციის სიჩქარით და გაუმჯობესებული მასობრივი ტრანსპორტით. Sonication პროცესები შეიძლება ოპტიმიზირებულ იქნას ყოველი პარამეტრის ზეგავლენით და ამიტომ არა მხოლოდ ძალიან ეფექტურია, არამედ ასევე მაღალი ენერგოეფექტური.
მისი ზუსტი პარამეტრი კონტროლისა და ენერგოეფექტურობის უზრუნველყოფს ულტრაბგერითი leaching ხელსაყრელი და excelling ტექნიკა – განსაკუთრებით მაშინ, როცა შედარებით რთული მჟავა გაჟონვა და ჩელსი ტექნიკა.
ულტრაბგერითი აღდგენა LiCoO2 საწყისი ფასი Lithium-Ion ბატარეები
Ultrasonication ეხმარება reductive leaching და ქიმიური precipitation, რომლებიც გამოიყენება ფეხზე Li როგორც Li2CO3 და Co როგორც Co (OH)2 ნარჩენების ლითიუმ-იონის ბატარეებიდან.
Zhang et al. (2014) ანგარიშს წარმატებით აღდგენა LiCoO2 გამოყენებით ულტრაბგერითი reactor. 600 მლ-იანი ხსნარის მოსამზადებლად, ისინი 10 ლიგას გაუქმებდნენ2 ფხვნილი ბეიკერში და დასძინა 2.0mol / L of LiOH გადაწყვეტა, რომლებიც შერეული.
ნარევი იქნა გადაყვანილი ულტრაბგერითი დასხივებისა და საინიციატივო მოწყობილობის დაწყებისთანავე, საყრდენი მოწყობილობა ინახებოდა რეაქციის კონტეინერის ინტერიერში. ეს იყო მწვავე 120 ° C და შემდეგ ულტრაბგერითი მოწყობილობა იყო მითითებული 800W და ულტრაბგერითი რეჟიმში აქცია იყო pulsed მოვალეობა ციკლი 5 წ. ON / 2sec OFF. ულტრაბგერითი დასხივება გამოყენებული იქნა 6 საათისთვის და შემდეგ რეაქციის ნარევი გაცივდა ოთახის ტემპერატურაზე. მყარი ნარჩენები სარეცხი წყლით რამდენჯერმე გარეცხილია და 80 სმ-ზე გამუდმებული წონის განმავლობაში ხმელი. მიღებული ნიმუში შეგროვდა შემდგომი ტესტირებისა და ბატარეის წარმოებისთვის. პირველი ციკლის სიმძლავრის მოცულობა შეადგენს 134.2mAh / g და გამოყოფის მოცულობა შეადგენს 133,5 მჰ / გ. პირველად ბრალდებით და შესრულების ეფექტურობა იყო 99.5%. 40 ციკლის შემდეგ, ჩატვირთვის მოცულობა ჯერ კიდევ 132.9 მჰ / გ. (ჟანგ და სხვები 2014)
გამოყენებული LiCoO2 კრისტალები ადრე (ა) და შემდეგ (ბ) ულტრაბგერითი მკურნალობა 120 ° C- ში 6 საათისთვის. წყარო: Zhang et al. 2014 წ
ულტრაბგერითი გაჟონვა ორგანული მჟავებით, როგორიცაა ლიმონმჟავა არა მხოლოდ ეფექტურია, არამედ ეკოლოგიურად. კვლევამ აჩვენა, რომ კო-ლი-ის ლიკი უფრო ეფექტურია ლიმონმჟავასთან შედარებით, ვიდრე არაორგანული მჟავებით2ისე4 და HCl. ლითიუმ-იონების ბატარეებიდან მიღებული 96% -ზე მეტი კოაური და 100% ლი. ის ფაქტი, რომ ორგანული მჟავები, როგორიცაა ლიმონმჟავას და ძმარმჟავას, არის იაფი და ბიოდეგრადირებადი, ხელს უწყობს შემდგომი ეკონომიური და გარემოსდაცვითი უპირატესობები.
მაღალი დენის სამრეწველო Ultrasonics
Hielscher Ultrasonics არის თქვენი ხანგრძლივი გამოცდილი მიმწოდებელი მაღალეფექტური და საიმედო ულტრაბგერითი სისტემებისათვის, რომლებიც საჭიროებენ ნარჩენების ლითონების ლიკვიდაციას. ლილ-იონების ბატარეების რეპროდუცირებისათვის ლითონების მოპოვება, როგორიცაა კობალტი, ლითიუმი, ნიკელი და მანგანუმი, ძლიერი და ძლიერი ულტრაბგერითი სისტემები აუცილებელია. Hielscher Ultrasonics’ სამრეწველო ობიექტები, როგორიცაა UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) და UIP16000 (16kW) არის ყველაზე ძლიერი და ძლიერი მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი სისტემები ბაზარზე. ყველა ჩვენი სამრეწველო ობიექტი შეიძლება განუწყვეტლივ აწარმოებდეს 24/7 ოპერაციის 200 მმ-მდე მაღალი გაფართოებით. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდისთვის, მორგებული ულტრაბგერითი sonotrodes ხელმისაწვდომია. Hielscher- ის ულტრაბგერითი აპარატის სიმტკიცე საშუალებას იძლევა 24/7 ოპერაცია მძიმე მოვალეობათა და მოითხოვს გარემოში. Hielscher აწვდის სპეციალურ სინოტოდებს და მაღალ ტემპერატურებზე, ზეწოლას და კოროზიულ სითხეებს. ეს ქმნის ჩვენს სამრეწველო ultrasonicators ყველაზე შესაფერისი ექსტრაქციული მეტალურგიის ტექნიკა, მაგ. Hydrometallurgical მკურნალობა.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| Batch მოცულობა | დინების სიჩქარე | რეკომენდირებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 01-დან 20 ლ-მდე | 02-დან 4 ლ / წთ | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ | 2-დან 10 ლ / წთ | UIP4000 |
| na | 10-დან 100 ლ / წთ | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
ფაქტები Worth Knowing
ლითიუმ-იონის ბატარეები
Lithium-Ion ბატარეები (LIB) არის კოლექტიური ტერმინი (მრავალჯერადი დატენვის) ბატარეები, რომლებიც გთავაზობთ მაღალი ენერგიის სიმკვრივეს და ხშირად ინტეგრირებულია სამომხმარებლო ელექტრონიკებში, როგორიცაა ელექტრონული მანქანები, ჰიბრიდული მანქანები, ლაპტოპები, მობილური ტელეფონები, iPods და სხვ. მრავალჯერადი დატენვის ბატარეების სხვა ვარიანტები მსგავსი ზომისა და სიმძლავრის მქონე, LIB- ები მნიშვნელოვნად მსუბუქია.
ერთჯერადი ლითიუმის პირველადი ელემენტისგან განსხვავებით, LIB იყენებს ლითიუმის ნაერთს, ლითონის ნაცვლად მისი ელექტროდებისთვის. ლითიუმ-იონის ბატარეის ძირითადი შემადგენელია მისი ელექტროდები – ანოდი და კათოდური – და ელექტროლიტი.
უჯრედების უმეტესობა საერთო კომპონენტებს ანიჭებს ელექტროლიტების, გამყოფი, საყრდენებისა და გარსაცმის თვალსაზრისით. უჯრედულ ტექნოლოგიებს შორის ძირითადი განსხვავებაა გამოყენებული მასალა “აქტიური მასალები” როგორიცაა კათოდური და ანოდი. გრაფიტი არის ყველაზე ხშირად გამოყენებული მასალა, როგორც ანოდი, ხოლო კათოდური დამზადებულია ფენიანი LiMO2 (M = Mn, Co, და Ni), spinel LiMn2ო4, ან olivine LiFePO4. ელექტროლიტების ორგანული თხევადი ელექტროლიტები (მაგ., LiPF6 მარილი იხსნება ორგანული გამხსნელების, როგორიცაა ეთილენის კარბონატი, დიმეთილ კარბონატი (DMC), დიეთილის კარბონატი (DEC), ეთილის მეთილის კარბონატი (EMC) და ა.შ. იონური მოძრაობა.
დადებითი (კათოდური) და უარყოფითი (ანოდი) ელექტროდების მასალის მიხედვით, შესაბამისად, ლიბებს ენერგიის სიმკვრივე და ძაბვა განსხვავდება.
ელექტრულ სატრანსპორტო საშუალებებში ხშირად გამოიყენება ელექტროძრავის ბატარეა (EVB) ან ტრაქციული ბატარეის გამოყენება. ასეთი ტრაქტორის ბატარეები გამოიყენება ჩარჩოებით, ელექტრო გოლფის რგოლებით, იატაკქვეშა სკუბებით, ელექტრო მოტოციკლებით, ელექტრო მანქანებით, სატვირთოებით, ფურგონებით და სხვა ელექტრო მანქანებით.
Metal გადამუშავება Spent Li-Ion ბატარეები
სხვა ტიპის ბატარეებთან შედარებით, რომელიც ხშირად შეიცავს ტყვიის ან კადმიუმის, Li-ion ბატარეები შეიცავს ნაკლებად ტოქსიკურ ლითონებს და შესაბამისად განიხილება როგორც გარემოსდაცვითი. თუმცა, დიდი რაოდენობით დახარჯული Li-Ion ბატარეები, რომლებიც უნდა დაიბლოკოს, როგორც გატარებული ბატარეები ელექტრო მანქანებიდან, წარმოადგინეთ ნარჩენების პრობლემა. ამიტომ საჭიროა Li-Ion ბატარეების დახურული გადამუშავება. ეკონომიკური თვალსაზრისით, რკინის, რკინის, სპილენძის, ნიკელის, კობალტის და ლითიუმის ელემენტები შეიძლება ამოღებულ იქნას და გამოყენებული იქნას ახალი ბატარეების წარმოებაში. გადამუშავება ხელს შეუწყობს მომავალი დეფიციტის თავიდან ასაცილებლად.
მიუხედავად იმისა, რომ ბატარეები უფრო მაღალი ნიკელის დატვირთვით მოდიან ბაზარზე, შეუძლებელია ბატარეების წარმოება კობალტის გარეშე. უმაღლესი ნიკელის შემცველობა არის ღირებულება: გაზრდილი ნიკელის შემცველობა, ბატარეის სტაბილურობა მცირდება და ამით მისი ციკლი სიცოცხლე და სწრაფი დატენვის უნარი მცირდება.
Li-Ion ბატარეების მზარდი მოთხოვნა მოითხოვს ნარჩენების გადამამუშავებელ სატრანსპორტო შესაძლებლობებს.
გადამუშავების პროცესი
ელექტროსატრანსპორტო საშუალებების ბატარეები, როგორიცაა: ტეესლა როუდსტერი, 10 წლის სიცოცხლის სავარაუდო სიცოცხლე აქვს.
ამოწურული Li-Ion ბატარეების გადამუშავება არის მოთხოვნის პროცესი, რადგან მაღალი ძაბვის და საშიში ქიმიური ნივთიერებები ჩართულია, რაც თერმული გაქცევის, ელექტრო შოკისა და სახიფათო ნივთიერებების ემისიასთან.
დახურული მარყუჟის რეციკლირების შესაქმნელად, ყველა ქიმიური ბონდი და ყველა ელემენტი უნდა იყოს გამოყოფილი ცალკეული ფრაქციებში. თუმცა, ასეთი დახურული მარყუჟის გადამუშავებისთვის აუცილებელი ენერგია ძალიან ძვირია. აღდგენისთვის ყველაზე ღირებული მასალები ლითონებია, როგორიცაა Ni, Co, Cu, Li და ა.შ., რადგან ძვირადღირებული მოპოვება და ლითონის კომპონენტების მაღალი საბაზრო ფასები ეკონომიკურად მიმზიდველს ხდის გადამუშავებას.
Li-Ion ბატარეების გადამუშავების პროცესი იწყება ბატარეების დემონტაჟსა და განმუხტვაში. ბატარეის გახსენამდე გამტარუნარიანობა აუცილებელია ბატარეის ქიმიურ ნივთიერებებში. Passivation შეიძლება მიღწეული cryogenic გაყინვა ან კონტროლირებად ჟანგვის. ბატარეის ზომაზე დამოკიდებულია ბატარეები დემონტაჟი და დაიშალა საკანში. დემონტაჟისა და გამანადგურებლის შემდეგ, კომპონენტები იზოლირებულია რამდენიმე მეთოდით (მაგ. სკრინინგი, sieving, hand picking, მაგნიტური, სველი და ბალისტიკური გამოყოფა), რათა ამოიღონ საკანში გრაგნილები, ალუმინის, სპილენძი და პლასტმასები ელექტროდის ფხვნილიდან. ელექტროდის მასალების გამოყოფა აუცილებელია ქვემოთ არსებული პროცესებისთვის, მაგ. ჰიდრომეტალურგიული მკურნალობა.
პიროლიზი
პიროლიზული დამუშავებისათვის, გაჟღენთილი ბატარეები ღუმელშია დამონტაჟებული, სადაც კირქვის ემატება წებოვანი ფორმირების აგენტია.
ჰიდროთერმული პროცესები
ჰიდრომეტალურგიული დამუშავება ეფუძნება მჟავას რეაქციებს, რათა წარმოქმნას მარილები, როგორც ლითონები. ტიპიური ჰიდრომეტალურგიული პროცესები მოიცავს წყალმცენარეების, ნალექების, იონური გაცვლის, ხსნარის მოპოვებისა და წყალხსნარების ელექტროლიზს.
ჰიდროთერმული დამუშავების უპირატესობა არის Ni + და მაგის მჟავების 95% -იანი აღდგენა, + ლიზის 90% შეიძლება დაჩქარდეს და დანარჩენი 80% -მდე შეიძლება აღდგეს.
განსაკუთრებით კობალატი არის ლითიუმ-იონის ბატარეის კათოდების კრიტიკული კომპონენტი მაღალი ენერგიისა და ენერგიის გამოყენებისათვის.
დღევანდელი ჰიბრიდული მანქანები, როგორიცაა Toyota Prius, გამოიყენეთ ნიკელის ლითონის ჰიდრიდი ბატარეები, რომლებიც დემონტაჟი, გათიშვა და რეციკლირებული მსგავსია Li-Ion ბატარეები.
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- 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.
ლაბორატორიული და სათადარიგო სკანირების ძლიერი წარმონაქმნები სამრეწველო წარმოებისთვის.