Ultraskaņa padara litija jonu akumulatoru pārstrādi efektīvāku

Litijs ir reti sastopams un ļoti vērtīgs materiāls, kas atrodams augstas veiktspējas akumulatoros, piemēram, litija jonu akumulatoros. Litijs ir visvērtīgākais materiāls, ko atgūst litija jonu akumulatoru pārstrādē, taču arī citu minerālu un metālu, piemēram, kobalta, mangāna, niķeļa, vara un alumīnija, atgūšana ir vērtīga. Augstas intensitātes apstrādi ar ultraskaņu izmanto kā maisīšanas metodi ar intensīvu bīdi un izskalošanas metodi, lai ekstrahētu, atdalītu un izšķīdinātu vērtīgus minerālus un metālus no nolietotiem akumulatoriem. Apstrāde ar ultraskaņu ir ļoti iedarbīga un energoefektīva metode, un tās iekārtas ir viegli pieejamas uzstādīšanai pilna komerciāla mēroga pārstrādes ražotnēs.

Pārskats: litija jonu akumulatoru pārstrādes process

Dārgmetālu un materiālu atgūšanas process no nolietotiem litija jonu akumulatoriem parasti ietver vairākus posmus. Tālāk sniegts vispārīgs pārskats:

1. Savākšana un šķirošana: Nolietotos litija jonu akumulatorus savāc un sašķiro pēc to veida un ķīmiskā sastāva.
2. Izjaukšana: Vispirms akumulatora plastmasas apvalku salauž un noņem. Pēc tam akumulatoru bez apvalka ievieto šķidrajā slāpeklī, lai neitralizētu reaģētspējīgas, sprādzienbīstamas vielas. Šis posms nodrošina, ka tiek novērsta pēkšņa visas uzkrātās enerģijas atbrīvošanās un ar to saistītā turpmākā aizdegšanās un eksplozija. Pēc tam akumulatorus izjauc, lai atdalītu dažādās sastāvdaļas, piemēram, katodu, anodu, elektrolītu un korpusu.
3. Smalcināšana: Izjauktos akumulatorus sasmalcina mazākos gabalos, lai palielinātu virsmas laukumu turpmākajiem procesiem.
4. Elektrodu atslāņošana: Pirms apstrādes metālu ekstrahēšanai atdalītie elektrodi, t. i., katods un anods, ir jāizjauc vēl sīkāk. Tā kā katoda materiāls parasti ir piestiprināts pie alumīnija folijas ar saistvielu, visbiežāk polivinilidēnfluorīdu (PVDF) vai politetrafluoretilēnu (PTFE), katoda un alumīnija folijas atdalīšana vienu no otra ir sarežģīts uzdevums.
5. Ķīmiskā apstrāde: Sasmalcinātās akumulatoru sastāvdaļas pakļauj dažādiem ķīmiskās apstrādes procesiem, lai izšķīdinātu un atdalītu dažādos materiālus. Tas var ietvert izskalošanu ar skābi vai citiem šķīdinātājiem, lai ekstrahētu vērtīgus metālus, piemēram, litiju, kobaltu, niķeli un varu.
6. Atgūšana un attīrīšana: Pēc tam izšķīdinātos metālus atgūst no šķīduma, izmantojot tādus procesus kā nogulsnēšana, ekstrakcija ar šķīdinātāju vai elektroķīmiskās metodes. Šie posmi palīdz attīrīt un koncentrēt dārgmetālus.

Dārgmetālu atgūšanas uzlabošana ar apstrādi ar ultraskaņu

Jaudīga ultraskaņa var uzlabot elektrodu atslāņošanas un dārgmetālu un materiālu izskalošanas posmus, intensificējot reakcijas un tādējādi padarot atgūšanas procesu ievērojami efektīvāku. Apstrāde ar ultraskaņu ir metode, kurā izmanto augstas intensitātes ultraskaņas viļņus, lai šķidrā vidē radītu mehāniskas svārstības un akustisko kavitāciju. Apstrādes ar ultraskaņu radītos spēcīgos spēkus izmanto, lai vairākos veidos uzlabotu dārgmetālu atgūšanas procesu no nolietotiem litija jonu akumulatoriem:
 

1. Dezintegrācija: Apstrāde ar ultraskaņu sašķeļ sasmalcinātos akumulatoru materiālus, veidojot mazākas daļiņas. Mazākām daļiņām ir lielāks virsmas laukums, kas padara ķīmisko izskalošanu efektīvāku un veicina vērtīgo metālu atbrīvošanu.
2. Uzlabota izskalošana: Apstrādes ar ultraskaņu izmantošana izskalošanas procesos var uzlabot kontaktu starp cieto materiālu un izskalošanas šķīdumu, paaugstinot metālu ekstrakcijas efektivitāti. Izskalošana ar ultraskaņu veicina metālu ekstrakciju un palielina atgūto metālu un minerālu, piemēram, kobalta, mangāna, niķeļa, vara un alumīnija, iznākumu.
3. Uzlabota elektrodu atslāņošana: Elektrodu atslāņošanas mērķis akumulatoru pārstrādē ir atdalīt dažādās sastāvdaļas, piemēram, elektrodus, elektrolītus un separatorus, lai tos varētu turpmāk apstrādāt vai pārstrādāt atsevišķi. Apstrāde ar ultraskaņu veicina pārklājumu atdalīšanu un noņemšanu no elektroda. Sonomehāniskie spēki veicina efektīvu elektrodu slāņu atdalīšanu.
4. Paātrinātas reakcijas: Apstrāde ar ultraskaņu veicina ātrāku un rūpīgāku sajaukšanu, kas var paātrināt ķīmiskās reakcijas metālu atgūšanas un attīrīšanas posmos.
5. Samazināts enerģijas patēriņš: Apstrāde ar ultraskaņu var uzlabot procesa efektivitāti, samazinot laiku un enerģiju, kas nepieciešami metālu atgūšanai no nolietotiem akumulatoriem.

 
Apstrāde ar ultraskaņu var palīdzēt uzlabot vērtīgo metālu un materiālu pārstrādes procesu no nolietotiem litija jonu akumulatoriem, palielinot dažādu pārstrādes procesa posmu iedarbīgumu un efektivitāti.
Metālu izskalošanas ar ultraskaņu un elektrodu atslāņošanas posmus var pielāgot atsevišķiem pārstrādes procesiem, kuri var atšķirties, jo uzņēmumi, kas specializējas litija jonu akumulatoru pārstrādē, izstrādā un pilnveido savus procesus, lai sasniegtu visaugstāko efektivitāti.

Ultraskaņas kavitācija katoda atdalīšanai

Apstrāde ar ultraskaņu atdala katoda materiālus no alumīnija folijas, izmantojot akustiskās kavitācijas iedarbību. Akustisko jeb ultraskaņas kavitāciju raksturo lokāli augsts spiediens un augsta temperatūra, kā arī to turpmāka pazemināšanās, kas rada attiecīgas spiediena un temperatūras starpības, kā arī intensīvu mikroturbulenci un mikrostrūklas ar lieliem bīdes spēkiem. Šie kavitācijas spēki iedarbojas uz virsmu robežslāņiem, veicina masas pārnesi un izraisa eroziju. Radot šādus intensīvus ķīmiskas, fizikālas, termiskas un mehāniskas dabas spēkus, ultraskaņas kavitācija nodrošina nepieciešamo maisīšanu un masas pārnesi, lai sagrautu organiskās saistvielas struktūru, ko litija jonu akumulatoros izmanto katoda piestiprināšanai pie strāvas kolektora / alumīnija folijas.
Lai gan tikai mehāniska maisīšana nav pietiekama, lai efektīvi atdalītu katoda materiālu no alumīnija folijas, augstas intensitātes apstrāde ar ultraskaņu nodrošina nepieciešamo sonoķīmisko un sonomehānisko enerģiju, lai pilnībā noņemtu katoda materiālu no strāvas kolektoriem. Atšķirībā no mehāniskās maisīšanas ultraskaņas kavitācija rada intensīvu turbulenci, lokāli augstu temperatūru un spiedienu, kā arī maisīšanu, plūsmas un šķidruma strūklas, kas sašķeļ saistvielu, piemēram, PVDF vai PTFE, kura savieno katodu ar Al foliju, un izraisa gan katoda, gan Al folijas virsmas eroziju. Tādējādi saistviela starp abiem materiāliem tiek pienācīgi sagrauta un katods tiek efektīvi atdalīts no alumīnija folijas.
Piemēram, atdalīšana ar ultraskaņu nodrošina augstu katoda noņemšanas efektivitāti – 99%, izmantojot N-metil-2-pirolidonu (NMP) kā šķīdinātāju 70°C temperatūrā (ultraskaņas jauda 240 W un apstrādes ar ultraskaņu ilgums 90 min). Tā kā katoda atdalīšana ar ultraskaņu vienmērīgi disperģē materiālu un novērš lielāku aglomerātu veidošanos, tiek atvieglots turpmākais metālu izskalošanas process.
Lasiet vairāk par elektrodu atslāņošanu ar ultraskaņu aktīvo materiālu un strāvas kolektoru foliju atgūšanai!

Minerālu izskalošana ar ultraskaņu

Iepriekš aprakstītā ultraskaņas kavitācijas iedarbība veicina arī metālu izskalošanu no izlietotām baterijām. Augstas intensitātes apstrādi ar ultraskaņu izmanto ne tikai minerālu atgūšanai bateriju pārstrādē, bet bieži arī hidrometalurģijā un vērtīgu rūdu (piemēram, ieguves atkritumu) izskalošanā. Augstā lokālā temperatūra, spiediens un bīdes spēki intensificē metālu izskalošanu un ievērojami palielina izskalošanas efektivitāti. Lai gan kavitācijas karstajos punktos lokāli rodas ārkārtīgi augsta temperatūra līdz pat 1000 K, kopējam izskalošanas procesam nepieciešama tikai mērena temperatūra – aptuveni 50–60°C. Tas padara metālu atgūšanu ar ultraskaņu energoefektīvu un ekonomisku.
Minerālu izskalošanu ar ultraskaņu no izlietotām litija jonu baterijām raksturo augsta atgūšanas pakāpe un efektivitāte. Piemēram, minerālu atgūšanā no katoda ar ultraskaņu sērskābe (H2SO4) tika veiksmīgi izmantota kā izskalošanas reaģents ūdeņraža peroksīda (H2O2) klātbūtnē. Izskalošanā ar ultraskaņu, izmantojot sērskābi, tika sasniegta attiecīgi 94,63% kobalta un 98,62% litija atgūšanas pakāpe.
Izskalošana ar ultraskaņu, izmantojot organisko citronskābi (C6H8O7·H2O), nodrošina ļoti augstu vara un litija atgūšanas pakāpi, ļaujot no izlietotām litija jonu baterijām iegūt 96% vara un gandrīz 100% litija.

Vienkārši un droši: ultraskaņas procesa mēroga palielināšana no īstenojamības pārbaudēm līdz rūpnieciskai pārstrādei

Augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtas litija jonu bateriju pārstrādei ir viegli pieejamas uzstādīšanai uz laboratorijas galda, pilotiekārtās un rūpnieciskās iekārtās. Tā kā katoda atdalīšana ar ultraskaņu un minerālu izskalošana ar ultraskaņu no izlietotām baterijām jau ir praksē nostiprinājušies procesi, pāreja no pirmajiem izmēģinājumiem un optimizācijas atbilstoši jūsu procesa specifiskajām prasībām līdz pilnībā rūpnieciskas ultraskaņas atdalīšanas un/vai izskalošanas sistēmas uzstādīšanai ir ātra un vienkārša.
Lasiet vairāk par izskalošanas ar ultraskaņu priekšrocībām ilgtspējīgā bateriju pārstrādē un izejvielu ieguvē no pilsētvides atkritumiem!

Augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes iekārtas bateriju pārstrādei

Hielscher Ultrasonics piegādā augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes iekārtas jebkurā izmērā un ar jebkādu apstrādes jaudu. Ar UIP16000 (16kW) Hielscher ražo pasaulē jaudīgāko ultraskaņas procesoru. UIP16000, tāpat kā visas pārējās rūpnieciskās ultraskaņas sistēmas, var viegli apvienot grupās, lai sasniegtu nepieciešamo apstrādes jaudu. Visas Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas ir paredzētas darbībai 24/7 ar pilnu slodzi un prasīgos apstākļos.
Hielscher Ultrasonics rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti lielas amplitūdas. Nepārtrauktu darbību 24/7 režīmā var viegli nodrošināt ar amplitūdām līdz pat 200µm. Vēl lielākām amplitūdām ir pieejamas individuāli pielāgotas ultraskaņas sonotrodes.

Ultraskaņas zondes un sonoreaktori jebkuram tilpumam

Hielscher Ultrasonics produktu klāsts aptver visu ultraskaņas procesoru spektru – no kompaktām laboratorijas ultraskaņas apstrādes iekārtām, uz galda novietojamām sistēmām un pilotsistēmām līdz pilnībā rūpnieciskiem ultraskaņas procesoriem, kuru apstrādes jauda ļauj stundā apstrādāt kravas automašīnu kravu apjomus. Pilnais produktu klāsts ļauj mums piedāvāt jums vispiemērotākās ultraskaņas iekārtas atbilstoši jūsu lietojumam, procesa ražīgumam un ražošanas mērķiem.

Precīzi regulējamas amplitūdas optimāliem rezultātiem

Visi Hielscher ultraskaņas procesori ir precīzi vadāmi un tādēļ ir uzticamas darba iekārtas pētniecībā, izstrādē un ražošanā. Amplitūda ir viens no izšķirošajiem procesa parametriem, kas ietekmē sonoķīmiski un sonomehāniski ierosinātu reakciju efektivitāti un rezultativitāti. Visi Hielscher Ultrasonics procesori ļauj precīzi iestatīt amplitūdu. Sonotrodes un amplitūdas pastiprinātāji ir piederumi, kas ļauj mainīt amplitūdu vēl plašākā diapazonā. Hielscher rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas un nepieciešamo ultraskaņas intensitāti prasīgiem lietojumiem. Nepārtrauktu darbību 24/7 režīmā ar amplitūdām līdz 200µm var viegli nodrošināt.
Precīzi amplitūdas iestatījumi un nepārtraukta ultraskaņas procesa parametru uzraudzība, izmantojot viedu programmatūru, ļauj atdalīt katodu no alumīnija folijas, kā arī izskalot minerālus un metālus no nolietotiem litija jonu akumulatoriem visefektīvākajos ultraskaņas apstrādes apstākļos. Optimāla apstrāde ar ultraskaņu visefektīvākajai litija jonu akumulatoru pārstrādei!
Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtu izturība ļauj tām darboties 24/7 režīmā ar lielu slodzi un prasīgos vides apstākļos. Tādēļ Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas ir uzticams darba instruments, kas atbilst jūsu pārstrādes procesa prasībām.

Augstākā kvalitāte – projektēts un ražots Vācijā

Hielscher kā ģimenes īpašumā esošs un ģimenes vadīts uzņēmums saviem ultraskaņas procesoriem izvirza augstākos kvalitātes standartus. Visas ultraskaņas apstrādes iekārtas tiek projektētas, ražotas un rūpīgi pārbaudītas mūsu galvenajā mītnē Teltovā netālu no Berlīnes, Vācijā. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība un uzticamība padara tās par uzticamām darba iekārtām jūsu ražošanā. Darbība 24/7 režīmā ar pilnu slodzi un prasīgos vides apstākļos ir Hielscher augstas veiktspējas ultraskaņas zonžu un reaktoru pašsaprotama īpašība.

Tālāk sniegtā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtu aptuveno apstrādes jaudu:

Noderīgi fakti

Kas ir litija jonu akumulatori?

Litija jonu akumulators, saukts arī par Li-ion akumulatoru, ir atkārtoti uzlādējama akumulatora veids. Salīdzinājumā ar svina un niķeļa akumulatoriem litija jonu ierīcēs izmanto katodu, anodu un elektrolītu kā vadītāju.
Tāpat kā visi akumulatori, arī litija jonu akumulatori uzkrāj ķīmisko enerģiju, kas pēc tam tiek pārveidota elektroenerģijā, lai nodrošinātu statisku elektrisko lādiņu elektroapgādei.
Litija jonu akumulatorus parasti izmanto pārnēsājamās elektroniskajās ierīcēs, piemēram, klēpjdatoros un viedtālruņos, kā arī elektriskajos transportlīdzekļos. Litija jonu akumulatoru izmantošana izraisa arī aizvien lielāku interesi militārās un aviācijas un kosmosa nozares uzņēmumos.