Reciclaje electrodos – Altamente nt'ot'e xi hño ko delaminación ultrasónica

Delaminación ultrasónica ya electrodos permite recuperar materiales activos komongu ar litio, ar níquel, ar manganeso, ar cobalto, etcétera, ja ya nt'ot'e nuya ya 'na̲te ya mfe̲ts'i. Ar nuna modo, delaminación ultrasónica ya electrodos xí ne ar recuperación materiales reutilizables ya baterías da mäs ngut'a, ecológica ne significativamente nja'bu̲ intensiva jar energía. Ya investigaciones ya udi da delaminación ar ultrasónica to da 100 ya 'nandi mäs ngut'a da ya técnicas ar reciclaje convencionales.

Ya ultrasonidos nts'edi mejoran ar recuperación materiales activos ya electrodos

Ar delaminación ar electrodos asistida ya ultrasonidos ofrece 'nar enfoque rápido, nt'ot'e xi hño ne ya sostenible ar recuperación materiales activos ne ar lámina. Nuya ya xeni jar electrodo ya materiales valiosos, ne bí xi reutilizar da fabricación ya 'ra'yo baterías. Ar delaminación ultrasónica hingi ho̲ntho ar significativamente mäs nt'ot'e xi hño energéticamente da procesos ar reciclaje hidrometalúrgico ne pirometalúrgico, ho̲ntho mi 'nehe produce materiales ar dätä ar pureza.

Reciclaje baterías: separación electrodos ne delaminación

Reciclaje baterías iones litio (LIB) pe̲ts'i ngu objetivo recuperar materiales valiosos. Ya electrodos contienen materiales na nza̲tho ne raros komongu ar litio, níquel, manganeso, cobalto, etcétera, nä'ä xi recuperar ar eficazmente ir nge 'nar proceso delaminación ultrasónica continua. Ya procesadores ultrasónicos equipados ko 'nar sonda (sonotrodo) ar xi da t'ot'e amplitudes hmä. Ar amplitud transmite ondas ultrasónicas 'na made líquido (nt'udi, nsaha ar solvente), ho debido ja ya ciclos alternos mextha presión yá xí hñets'i'i presión surgen diminutas burbujas ar vacío. Gi burbujas ar vacío crecen Nxoge 'ra pocos ciclos, asta ke alcanzan tamaño ja hingi xi absorber mäs energía. Nuna punto, ya burbujas implosionan jar violentamente. Ar implosión ar burbuja genera localmente ya 'nar entorno mextha densidad energética ko chorros líquido asta 280 m/s ar velocidad, turbulencias hmä, temperaturas xi altas (aprox. 5.000 ë), presiones (aprox. 2.000 atm) ne, da consecuencia, diferenciales mpat'i ne ya presión.
Nuna ar fenómeno implosión ar burbujas inducida ya ultrasonidos mi pädi komongu cavitación acústica. Ya efectos ar cavitación acústica eliminan película compuesta he̲'mi activo colector corriente ar lámina, nu'u̲ xí recubierta ja ga̲ yoho ya xe̲ni ko ar película compuesta. Ar hñei activo contiene principalmente 'nar mezcla polvo óxido litio ne manganeso (LMO) ne óxido ar litio, níquel, manganeso ne cobalto (LiNiMnCoO2 wa NMC), nja'bu Komo xí mpothe 'bifi komongu aditivo conductor.
Ar nt'ot'e mbo delaminación ultrasónica ar basa ja ya ndu nzafi físicas, ne ya mar tsa̲ ndi romper ya enlaces moleculares. Nu'bya ar intensidad ya ultrasonidos nts'edi, tso̲kwa menudo ya disolventes mäs suaves ya suficientes pa da hñäki ya capas hñei activo ar lámina wa ar colector corriente. Nuna modo, delaminación ultrasónica ar electrodo ar mäs ngut'a, respetuosa ko ar nt'uni mbo jar ximha̲i ne requiere ndunthe ya menos energía.

Imágenes ar microscopía electrónica barrido (SEM) da muestran ar tse̲ yá mpa̲ti morfológicos jar he̲'mi activo ar electrodo ir delaminación ar ultrasónica. Ga̲tho ya imágenes bí tomaron 'nar aumento 5000 x ne 'nar energía excitación 10 ar kV. ((a) predelaminación ar he̲'mi ar cátodo, b) he̲'mi activo cátodo delaminado, c) predelaminación ar he̲'mi jar ánodo ne d) he̲'mi ar ánodo deslaminado.
(estudio ne imágenes: Lei et jar el., 2021)

Trituración baterías vs. separación electrodos

Pa ar recuperación ar hñei activo, ar utilizan disolventes acuosos wa orgánicos pa disolver ar lámina metálica, ar aglutinante polimérico y/o ar hñei activo. Ar diseño ne ar flujo ar proceso influyen significativamente ja nt'uni final ar recuperación materiales. Proceso pa mahä'mu̲ reciclaje baterías implica ar trituración ya módulos baterías. Wat'i, ya componentes triturados ya difíciles ar separar componentes Nthuts'i. Requiere 'nar procesamiento complejo da uni hñei activo yá valioso a partir de ar masa triturada. Pa reutilizar ya materiales activos recuperados, bí requiere 'nar makwäni 'mui pureza. Recuperación materiales mextha pureza a partir de baterías trituradas granel implica procesos complejos, disolventes agresivos ne, ir ar costosa. Ar lixiviación ar ultrasónica ar gi japu̲'be̲fi ko ya éxito pa intensificar ne mejorar ya resultados recuperación he̲'mi activo ya baterías iones ar litio trituradas.
Proceso alternativo ma trituración ar pa mahä'mu̲, komongu ar separación electrodos xi demostrado to ne proceso xi hño reciclaje ar baterías nä'ä to mejorar significativamente ar pureza ya materiales obtenidos. Pa ar proceso separación electrodos, ar bateriya ar desmonta ja yá componentes ndu'mi. Dado ke ya electrodos contienen ar dätä xeni hñei valioso, ar electrodo bí separa ne bí mä químicamente da disolver ya materiales activos (litio, níquel, manganeso, cobalto...) ar lámina recubierta wa ar colector corriente. Ar ultrasonicación ar za̲ conocida ja yá intensos efectos causados ir nge ar cavitación acústica. Ya ndu nzafi sonomecánicas aplican xingu ya oscilación ne cizallamiento pa da hñäki ya materiales activos, da colocan jar capas dige ar lámina. (Estructura 'nar lámina recubierta ar similar da ar ar 'nar sándwich, ar lámina ar made ne capa hñei activo o̲t'e ar superficie exterior).
Separación electrodos ge 'nar opción mäs viable da trituración, nu'bu̲ ar gi japu̲'be̲fi junto con desmontaje Ndäse̲, nä'ä permite flujos residuos mäs puros ne una ar dätä retención hmädi ja ar suministro

Sonotrodos ultrasónicos pa ar delaminación electrodos

Bí mä ar sonotrodos hontho da suministran ar amplitud mahyoni pa da hñäki ya materiales activos ar lámina ar electrodo. Dado da intensidad ar cavitación acústica disminuye ko ar aumento mbi ja ar sonotrodo ne ar electrodo, ar favorable mbi ñäñho uniforme entre ar sonotrodo ne ar electrodo. 'Me̲hna ir bo̲ni ke ar lámina ar electrodo da mover ar na por debajo de mañä jar sonotrodo, hogem'bu̲ ya ondas presión ya fuertes ne ar densidad cavitación ar mextha. Ko sonotrodos hontho da ofrecen 'nar anchura mäs nt'ot'e ho 'bui ndunthe nä'ä ar sonda ultrasónica cilíndrica estándar, Hielscher Ultrasonics ofrece 'nar njäts'i nt'ot'e xi hño pa delaminación uniforme láminas electrodos vehículos eléctricos. Ngu, ya electrodos utilizados ya baterías ya vehículos eléctricos (VE) ar pila bolsa nzäm'bu̲ ga pe̲ts'i 'nar anchura 'ra 20 cm. 'Nar sonotrodo xkagentho ar anchura transmite cavitación acústica bí uniforme jar nga̲tho ar superficie ar electrodo. Ar nuna ya modo, ja ya nt'ot'e nuya ya 'na̲te ya mfe̲ts'i, ya capas hñei activo liberan ja ar disolvente ne xi extraer da ne purificar ar asta convertir ya jar polvo. Nuna ar polvo ar tsa̲ da reutilizar da producción ya 'ra'yo baterías.
Equipo nthoni ja ar Institución Faraday ar ar ndä mfats'i gi ungu̲mfädi da eliminación ya capas he̲'mi activo electrodo LIB to completar ar jar menos 10 s nu'bu̲ ar electrodo o Hmunts'i debajo de 'nar sonotrodo mextha nts'edi (1000 ma 2000 W , hne ej. UIP1000hdT o UIP2000hdT). Nxoge ar nt'ot'e ultrasónico, ya uniones adhesivas ja ya materiales activos ne ya colectores corriente ar rompen, ja modo da ja 'nar bi thogi purificación 'mefa ár njäts'i Tange'u ar tsa̲ da recuperar 'nar colector corriente intacto ne hñei activo jar polvo.

Imágenes da muestran ár ntsoni ar ultrasonido ar xeni 'mefa ár njäts'i Tange'u ar: a) ar lámina ar ánodo ar bateriya iones litio ne b) ar lámina ar cátodo ar bateriya iones litio. Ar ánodo ar deslaminó ja 'nar njäts'i ya ácido cítrico 0,05 M; ar cátodo ar deslaminó ja 'nar njäts'i ya NaOH 0,1 M. Ar sonotrodo mi 20 mm diámetro, ko 'nar intensidad nts'edi 120 W yá cm2 aplicada Nxoge 3 ya 'na̲te ya mfe̲ts'i, ma 2,5 mm mbi ar sonotrodo. Ar tamaño ar muestra bí 3 cm x 3 cm.
(estudio ne imágenes: Lei et jar el., 2021)

Ultrasonidos pa ar delaminación electrodos

Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica ne distribuye procesadores ultrasónicos ar mar hñets'i rendimiento, da funcionan ar rango ar 20 ar kHz. Ultrasonidos de Hielscher’ Ya ultrasonidos industriales ya procesadores ultrasonidos ar mextha nts'edi ne xi suministrar amplitudes xi elevadas pa aplicaciones exigentes. Las amplitudes de hasta 200 μm se pueden ejecutar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Pa amplitudes aún mi pe̲ts'i, mahyoni da 'mui sonotrodos ultrasónicos personalizados. Pa ar proceso delaminación continua electrodos, Hielscher ofrece 'nar gama sonotrodos estándar ne personalizados. Ar tamaño ar sonotrodo ar tsa̲ da adaptar ar tamaño ne ar anchura ar he̲'mi ar electrodo nä'ä mi permite da 'ra ya nkohi proceso óptimas pa mar hñets'i 'nar rendimiento ne 'nar recuperación mäs xi ngu.

Bibliografía yá Referencias