초음파는 리튬 이온 배터리 재활용을 보다 효율적으로 만듭니다.

리튬은 리튬 이온 배터리와 같은 고성능 배터리에 존재하는 희소하고 가치가 높은 물질입니다. 리튬은 리튬 이온 배터리 재활용에서 회수되는 가장 가치 있는 물질이지만 코발트, 망간, 니켈, 구리 및 알루미늄과 같은 기타 광물 및 금속도 회수할 수 있는 귀중한 금속입니다. 고강도 초음파는 사용 된 배터리에서 귀중한 광물과 금속을 추출, 제거 및 용해시키기 위해 고 전단 교반 및 침출 기술로 사용됩니다. 초음파 처리 방법은 매우 효과적이고 에너지 효율적이며 완전 상업용 재활용 시설에 쉽게 설치할 수 있습니다.

개요: 리튬 이온 배터리 재활용 프로세스

사용한 리튬 이온 배터리에서 귀금속 및 재료의 재활용 프로세스에는 일반적으로 여러 단계가 포함됩니다. 일반적인 개요는 다음과 같습니다.

1. 수집 및 분류: 사용한 리튬 이온 배터리는 유형과 화학 물질에 따라 수거되고 분류됩니다.
2. 디스어셈블리: 먼저 배터리의 플라스틱 커버를 분해하여 제거합니다. 그 후, 반응성 폭발성 물질을 중화하기 위해 네이키드 배터리를 액체 질소에 넣습니다. 이 단계는 저장된 모든 에너지의 갑작스러운 방출과 이와 관련된 후속 점화 및 폭발을 방지합니다. 그런 다음 배터리를 분해하여 음극, 양극, 전해질 및 케이스와 같은 다른 구성 요소를 분리합니다.
3. 분쇄: 분해된 배터리는 후속 공정을 위한 표면적을 늘리기 위해 더 작은 조각으로 파쇄됩니다.
4. 전극 박리: 금속 추출 처리 전에 분리된 전극, 즉 음극과 양극을 추가로 분해해야 합니다. 양극 물질은 일반적으로 바인더, 일반적으로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)에 의해 알루미늄 호일에 접착되기 때문에 음극과 알루미늄 호일을 서로 제거하는 것은 어려운 작업입니다.
5. 화학 처리: 파쇄된 배터리 구성 요소는 다양한 화학 처리를 거쳐 서로 다른 재료를 용해하고 분리합니다. 여기에는 리튬, 코발트, 니켈 및 구리와 같은 귀중한 금속을 추출하기 위해 산 또는 기타 용매로 침출하는 것이 포함될 수 있습니다.
6. 회수 및 정제: 그런 다음 용해된 금속은 침전, 용매 추출 또는 전기화학적 방법과 같은 과정을 통해 용액에서 회수됩니다. 이 단계는 귀금속을 정제하고 농축하는 데 도움이 됩니다.

Sonication에 의해 개선 된 귀금속 회수

Power Ultrasound는 반응을 강화하여 귀금속 및 재료의 전극 박리 및 침출 단계를 향상시켜 회수 과정을 훨씬 더 효율적으로 만들 수 있습니다. 초음파는 고강도 초음파를 사용하여 액체 매체에서 기계적 진동과 음향 캐비테이션을 생성하는 기술입니다. 초음파의 강한 힘은 여러 가지 방법으로 사용 된 리튬 이온 배터리에서 귀금속의 재활용 과정을 향상시키는 데 사용됩니다.
 

1. 분해: 초음파는 파쇄 된 배터리 재료를 분해하여 더 작은 입자가 생성되도록합니다. 입자가 작을수록 표면적이 더 높아 화학 물질이 더 효과적으로 침출되어 귀중한 금속의 방출을 돕습니다.
2. 개선된 침출: 침출 공정 중 초음파를 적용하면 고체 물질과 침출 용액 사이의 접촉을 향상시켜 금속 추출의 효율성을 높일 수 있습니다. 초음파 침출은 금속 추출을 촉진하고 코발트, 망간, 니켈, 구리 및 알루미늄과 같은 금속 및 광물의 회수 수율을 증가시킵니다.
3. 개선된 전극 박리: 배터리 재활용 중 전극 박리의 목표는 전극, 전해질 및 분리막과 같은 다양한 구성 요소를 분리하여 추가로 처리하거나 개별적으로 재활용할 수 있도록 하는 것입니다. 초음파는 전극에서 코팅을 분리하고 제거하는 데 도움이됩니다. Sonomechanical 힘은 전극 층의 효율적인 분리를 촉진합니다.
4. 가속 반응: 초음파는 더 빠르고 철저한 혼합을 촉진하여 금속 회수 및 정제 단계에서 화학 반응을 가속화 할 수 있습니다.
5. 에너지 소비 감소: 초음파는 공정 효율성을 향상시켜 사용한 배터리에서 금속을 회수하는 데 필요한 시간과 에너지를 줄일 수 있습니다.

 
초음파는 재활용 과정과 관련된 다양한 단계의 효과와 효율성을 높임으로써 사용 된 리튬 이온 배터리의 귀금속 및 재료의 재활용 과정을 개선하는 데 유익한 역할을 할 수 있습니다.
초음파 금속 침출 및 전극 박리의 공정 단계는 개별 재활용 공정에 맞게 조정할 수 있으며, 이는 리튬 이온 배터리 재활용을 전문으로 하는 회사가 프로세스를 최고 효율로 개발하고 수정함에 따라 달라질 수 있습니다.

음극 분리를 위한 초음파 캐비테이션

초음파는 음향 캐비테이션의 효과에 의해 알루미늄 호일에서 음극 물질을 분리합니다. 음향 또는 초음파 캐비테이션은 국부적으로 발생하는 고압, 고온 및 그에 따른 강하에 의해 결정되며, 각각의 압력 및 온도 차이뿐만 아니라 강렬한 미세 난류 및 고전단 마이크로 제트가 발생합니다. 이러한 캐비테이션력은 표면 경계에 영향을 미치고 질량 전달을 촉진하며 침식을 유발합니다. 화학적, 물리적, 열적, 기계적 성질의 강렬한 힘을 생성하는 초음파 캐비테이션은 음극을 수집기 / 알루미늄 호일에 고정하기 위해 리튬 이온 배터리에 사용되는 유기 바인더 구조를 파괴하는 데 필요한 교반 및 물질 전달을 생성합니다.
교반만으로는 양극 물질을 알루미늄 호일에서 효과적으로 분리하기에 충분하지 않지만, 고강도 초음파는 집진기에서 음극 물질을 완전히 제거하는 데 필요한 초음파 화학 및 초음파 역학 에너지를 제공합니다. 기계적 교반과 달리 초음파 캐비테이션은 강렬한 난기류, 국부적으로 높은 온도 및 압력뿐만 아니라 교반, 스트리밍 및 액체 제트를 생성하여 바인더(예: PVDF 또는 PTFE)를 파괴하여 음극과 Al 호일의 표면을 침식합니다. 이에 의해, 두 재료 사이의 바인더가 적절하게 파괴되고 음극과 알루미늄 호일이 효과적으로 분리됩니다.
예를 들어, 초음파 분리는 70°C(240W 초음파 출력 및 90분 초음파 처리 시간)에서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 용매로 사용하여 99%의 음극 제거 효율을 높입니다. 초음파 음극 분리는 재료를 고르게 분산시키고 더 큰 응집을 방지하기 때문에 후속 금속 침출 공정이 용이합니다.
활성 물질과 집전체 호일을 회수하기 위한 초음파 전극 박리에 대해 자세히 알아보십시오!

미네랄의 초음파 침출

위에서 설명한 초음파 캐비테이션 효과는 사용한 배터리에서 금속의 침출을 촉진합니다. 고강도 초음파는 배터리 재활용에서 미네랄을 회수하는 데 사용될뿐만 아니라 습식 제련 및 귀중한 광석 (예 : 광산 광미)의 침출에도 자주 사용됩니다. 높은 국부 온도, 압력 및 전단력은 금속 침출을 강화하고 침출 효율을 크게 증가시킵니다. 캐비테이션 핫스팟에서는 최대 1000K의 매우 극한의 온도가 발생하지만 전체 침출 조건은 약 50-60°C의 온화한 온도만 필요로 합니다. 이것은 초음파 금속 회수를 에너지 효율적이고 경제적으로 만듭니다.
사용한 리튬 이온 배터리에서 광물의 초음파 침출은 높은 회수율과 효율성이 특징입니다. 예를 들어, 황산(H2SO4)은 음극에서 초음파 광물 회수 중에 과산화수소(H2O2)가 있는 상태에서 침출제로 성공적으로 사용되었습니다. 황산을 사용한 초음파 침출은 코발트의 경우 94.63%, 리튬의 경우 각각 98.62%의 회수율을 보였습니다.
유기 구연산(C6H8O7· H2O)는 구리와 리튬의 회수율이 매우 높으며, 사용한 리튬 이온 배터리에서 96%의 구리와 거의 100%의 리튬을 얻습니다.

간단하고 안전함: 타당성 테스트에서 산업 재활용까지 초음파 스케일업

리튬 이온 배터리 재활용을 위한 고성능 초음파 장비는 벤치탑, 파일럿 및 산업 설치에 쉽게 사용할 수 있습니다. 초음파 음극 분리 및 폐 배터리의 광물 초음파 침출은 이미 확립된 공정이기 때문에 첫 번째 시험, 특정 공정 요구 사항에 대한 최적화, 완전 산업용 초음파 분리 및/또는 침출 시스템 설치까지의 공정이 빠르고 간단합니다.
지속 가능한 배터리 재활용 및 도시 광업을 위한 초음파 침출의 이점에 대해 자세히 알아보십시오!

배터리 재활용을위한 고성능 초음파기

Hielscher 초음파는 모든 크기와 용량의 고성능 초음파를 공급합니다. UIP16000 (16kW)을 통해 Hielscher는 전 세계에서 가장 강력한 초음파 프로세서를 제조합니다. UIP16000 및 기타 모든 산업용 초음파 시스템은 필요한 처리 용량에 쉽게 클러스터링 될 수 있습니다. 모든 Hielscher 초음파는 최대 부하 및 까다로운 환경에서 24/7 작동하도록 제작되었습니다.
Hielscher Ultrasonics’ 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭을 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다.

모든 부피에 대한 초음파 프로브 및 Sono-Reactors

Hielscher 초음파 제품 범위는 벤치 탑 및 파일럿 시스템을 통한 소형 실험실 초음파기에서 시간당 트럭 적재량을 처리 할 수있는 완전 산업용 초음파 프로세서에 이르기까지 초음파 프로세서의 전체 스펙트럼을 다룹니다. 전체 제품 범위를 통해 귀하의 응용 분야, 공정 용량 및 생산 목표에 가장 적합한 초음파 장비를 제공 할 수 있습니다.

최적의 결과를 위해 정밀하게 제어 가능한 진폭

모든 Hielscher 초음파 프로세서는 정밀하게 제어 가능하므로 R에서 신뢰할 수있는 작업 말입니다.&D 및 생산. 진폭은 초음파화학적(sonochemically) 및 초음역학적(sonomechanically) 유도 반응의 효율성과 효과에 영향을 미치는 중요한 공정 파라미터 중 하나입니다. 모든 Hielscher 초음파’ 프로세서를 사용하면 진폭을 정확하게 설정할 수 있습니다. Sonotrodes 및 부스터 혼은 훨씬 더 넓은 범위에서 진폭을 수정할 수 있는 액세서리입니다. Hielscher의 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공하고 까다로운 응용 분야에 필요한 초음파 강도를 제공 할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭을 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다.
정확한 진폭 설정과 스마트 소프트웨어를 통한 초음파 공정 매개변수의 지속적인 모니터링은 가장 효과적인 초음파 조건에서 알루미늄 호일에서 음극을 분리할 수 있을 뿐만 아니라 사용한 리튬 이온 배터리에서 광물 및 금속을 침출할 수 있는 가능성을 제공합니다. 가장 효율적인 리튬 이온 배터리 재활용을위한 최적의 초음파 처리!
Hielscher ultrssonicators의 견고 함은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 가능하게합니다. 따라서 Hielscher 초음파 발생기는 재활용 프로세스 요구 사항을 충족하는 신뢰할 수있는 작업 도구입니다.

최고 품질 – 독일에서 설계 및 제조

가족 소유 및 가족 운영 기업인 Hielscher는 초음파 프로세서에 대한 최고 품질 표준을 우선시합니다. 모든 초음파기는 독일 베를린 근처의 Teltow에있는 본사에서 설계, 제조 및 철저한 테스트를 거쳤습니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고 함과 신뢰성은 생산에서 일꾼이됩니다. 최대 부하 및 까다로운 환경에서 24/7 작동은 Hielscher의 고성능 초음파 프로브 및 반응기의 자연스러운 특성입니다.

아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.

알아 둘 만한 가치가 있는 사실

리튬 이온 배터리란 무엇입니까?

리튬 이온 배터리(리튬 이온 배터리)는 충전식 배터리의 일종입니다. 납 및 니켈 기반 배터리와 비교하여 리튬 이온 장치는 음극, 양극 및 전해질을 도체로 사용합니다.
모든 배터리와 마찬가지로 리튬 이온 배터리는 화학 에너지를 저장한 다음 전력에 정전기를 제공하기 위해 전기 에너지로 변환됩니다.
리튬 이온 배터리는 일반적으로 노트북, 스마트폰 및 전기 자동차와 같은 휴대용 전자 제품에 사용됩니다. 리튬 이온 배터리의 적용은 군사 및 항공 우주 회사의 관심을 불러 일으키고 있습니다.