Ultrasonidos pa ar reciclaje baterías iones litio

  • Baterías ar iones litio, usadas jar coches eléctricos ya ba pa jár ta̲i masivo ne ko, mfeni reciclaje da da desarrollado.
  • Lixiviación ultrasonidos ge 'nar técnica nt'ot'e xi hño, respetuoso ar nt'uni mbo jar ximha̲i pa recuperar metales komongu nixi, Li, Mg, Co, etc baterías iones litio.
  • Ya sistemas ultrasónicos industriales ar Hielscher pa aplicaciones lixiviación ya fiables ne ya robustos ne bí xi integrar hingi hembi da ja ya do̲ni ar reciclaje 'bui.

Reciclaje baterías iones litio

Ya baterías iones litio ya ampliamente utilizadas vehículos eléctricos (EV), computadoras portátiles ne teléfonos celulares. 'Me̲hna ir bo̲ni ke ya baterías ar iones litio gastadas ge 'nar desafío nu'bya dige ar gestión ne ar reciclaje residuos. Ya baterías ge 'nar mahyoni controlador costos pa ya vehículos eléctricos, ne ár eliminación 'nehe ar costosa. Ya 'na'ño instituto ambientales ne ya bojä impulsan 'nar bucle reciclaje cerrado, ya da residuos ar baterías contienen materiales valiosos ne ayudan reducir ar huella carbono ar fabricación baterías iones litio.
Reciclaje baterías iones litio xi creciendo ja 'nar próspero sector ar industria pa xi hño disponibilidad futura metales ha̲i raras ne ma'ra componentes ar bateriya ne reducir ya costos ambientales ar minería.

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Hielscher's ultrasonicators are reliable and robust systems for the leaching of metals.

Sonificador Ultrasonidos 48KW
pa aplicaciones exigentes komongu ar lixiviación metales

Reciclaje pirometalúrgico ne hidrometalúrgico vs reciclaje ultrasónico baterías

Tso̲kwa continuación, comparamos ya nt'ot'e convencionales procesos pirometalúrgicos ne hidrometalúrgicos ko ar técnica lixiviación ultrasónica dige ar ventajas ne ar inconvenientes.

Ya inconvenientes ar reciclaje convencional baterías

Ya nt'ot'e hneise̲ utilizados pa ar reciclaje baterías iones litio incluyen procesos pirometalúrgicos ne ar hidrometalúrgicos.
 
Nt'ot'e pirometalúrgicos implican procesos mextha mpat'i komongu ar fundición wa ar incineración. Ya baterías gi 'bu̲hu̲ sujetas ya pa extremo, nä'ä mi thogi da componentes ya orgánicos ar quemen, ne ya componentes metálicos restantes ar derriten ne separan. Wat'i, nuya ya nt'ot'e pe̲ts'i ra desventajas:

  • Impacto ambiental: Ya procesos pirometalúrgicos liberan emisiones nocivas ne contaminantes ma atmósfera, nä'ä contribuye ar contaminación ar ndähi ne tsa̲ da causar riesgos pa ar nzaki.
  • Pérdida materiales: Ya procesos mextha ar mpat'i xi resultar jar pérdida ya materiales ne ya metales valiosos nu'bya ar degradación térmica, reduciendo ar tasa recuperación Nxoge.
  • Intensivo jar energía: Nuya ya nt'ot'e nu'bu̲ da nthe̲hu̲ 'ra requieren 'nar aporte ar energía significativo, nä'ä mi aumenta ya costos ar operativos ne ar huella ambiental.

 
Nt'ot'e hidrometalúrgicos implican lixiviación química pa disolver ya componentes ar bateriya ne extraer metales valiosos. Nu'bu̲ bien ar mäs respetuosa ko ar nt'uni mbo jar ximha̲i nä'ä ya nt'ot'e pirometalúrgicos, ar hidrometalurgia pe̲ts'i yá propios inconvenientes:

  • Njapu'befi químico: Ar necesitan ácidos fuertes wa ma'ra productos químicos corrosivos pa ar lixiviación nä'ä mi plantea preocupaciones dige ar manejo productos químicos, ar gestión ar desechos ne ar tsa̲ contaminación ambiental.
  • Desafíos selectividad: Da tsoni ya lixiviación selectiva ya metales deseados to da hñei, nä'ä lleva tasas ar recuperación xí bajas ne da pérdida potencial recursos valiosos.

 

Ventajas lixiviación ultrasónica baterías dige ya técnicas convencionales

Ja ar comparación ko ya técnicas reciclaje pirometalúrgico ne hidrometalúrgico, ar técnica reciclaje baterías ultrasónicas supera nu'bya ndunthe ya ventajas:

  1. Dätä nt'ot'e mejorada: Ar sonicación ultrasónica to acelerar ar descomposición ya materiales ar bateriya, nä'ä resulta jar tiempos procesamiento mäs cortos ne una ar dätä dätä nt'ot'e Nxoge.
  2. Tasas ar recuperación mejoradas: Ár nt'ot'e controlada cavitación ultrasónica mejora ar descomposición ya componentes ar bateriya, aumentando ya tasas recuperación metales valiosos.
  3. Ecológico: Ar reciclaje ultrasónico reduce dependencia altas ar temperaturas ne ar productos químicos agresivos, minimizando ar impacto ambiental ne reduciendo ya emisiones ar contaminantes.
  4. Lixiviación selectiva: Ár nt'ot'e controlada ultrasonido permite interrupción específica componentes específicos mbo ja ar bateriya, separando ya ar bí nt'ot'e xi hño. Ya parámetros ar procesamiento optimizados dado ke 'na'ño compuestos reciclables ar ar bateriya ar eliminan ne ar disuelven jár intensidades ultrasónicas específicas, permiten 'nar lixiviación selectiva materiales Nthuts'i 'Me̲hna facilita separación nt'ot'e xi hño metales ne materiales valiosos.
  5. Reducción consumo energía: Comparación ko ar ambos, ya nt'ot'e hidrometalúrgicos ne hontho ya pirometalúrgicos, ar reciclaje ultrasónico ge nu'bu̲ da nthe̲hu̲ 'ra mäs nt'ot'e xi hño energéticamente, nä'ä lleva menores costos operativos ne ya zu'we huella carbono.
  6. Escalabilidad ne flexibilidad: Ya sistemas ultrasónicos ar xi ntu̲ngi wa reducir hingi hembi da pa adaptar ar varios tamaños bateriya ne ya capacidades producción. 'Nehe, ya ultrasonidos pa ar reciclaje baterías ar xi integrar hingi hembi da jar instalaciones reciclaje baterías ya 'bui. Hingi hembi da da 'mui jar ndunthe escalas nts'edi ne accesorios 'bui, ngu sondas ultrasónicas ne reactores celda flujo, ya ultrasonidos xi 'ye̲ componentes baterías varios ar tamaños ne ar capacidades producción, proporcionando escalabilidad ne adaptabilidad jar procesos reciclaje.
  7. Integración sinérgica: Ar lixiviación ar ultrasónica ar tsa̲ da integrar ja ya líneas reciclaje baterías hidrometalúrgicas 'bui pa intensificar ne mejorar ar lixiviación hidrometalúrgica metales ne materiales valiosos ya baterías ar iones litio gastadas.

Da general, reciclaje baterías ultrasónicas ar gi 'ñudi prometedor komongu 'nar nt'ot'e mäs respetuoso ko ar nt'uni mbo jar ximha̲i, nt'ot'e xi hño ne ya selectivo jar comparación ko ya enfoques pirometalúrgicos ne hidrometalúrgicos hneise̲.

 

Potente cavitación ultrasónica jar Hielscher Cascatrode

Potente cavitación ultrasónica jar Hielscher Cascatrode

 

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Ya Lixiviación ultrasónica ar industrial pa ar recuperación metales baterías gastadas

Ultrasónico lixiviación ne extracción metales xi da t'uni ar da procesos reciclaje baterías óxido cobalto litio (nt'udi, ndezu̲ ar portátiles, smartphones, etc.), komongu ja ya baterías ar litio, níquel-manganeso — cobalto complejas (ngu ar vehículos eléctricos).
Reactor ultrasónico multisonda industrial pa ar recuperación metales baterías ar iones litio gastadas. Ar lixiviación ultarsónica proporciona altos rendimientos recuperación ar litio, cobalto, cobre, aluminio ne ar níquel.Ultrasonido mextha nts'edi ar conocido ir nge ár mfeni procesar líquidos químicos ne lodos jar 'mui mejorar ar transferencia masa ne da du'mi reacciones químicas.
Ár ntsoni intenso ultrasonidos nts'edi bí basa jár fenómeno ar cavitación acústica. Ya ultrasonido mextha nts'edi acoplamiento jar líquidos yá lodos, ya ondas xí hñets'i'i ar presión ne ar mextha ar presión alternadas líquidos generan t'olo burbujas ar vacío. Ya t'olo huecos ar vacío crecen dige ar varios ar ciclos xí hñets'i'i presión yá mextha presión asta ar implode violentamente. Ya burbujas ar vacío nä'ä xi da consideradas komongu microreactores jar da temperaturas asta 5000 ë, presiones asta 1000atm ne calefacción ne refrigeración tasas t'uti hñe̲he̲ ma 10— 10 ocurrir. 'Nehe, bí generan fuertes ndu nzafi ar cizallamiento hidrodinámicas ne chorros líquido ko 'nar velocidad asta 280 m/s. Gi nkohi extremas cavitación acústica crean ya nkohi físicas ne químicas 'mefa jar líquidos fríos ne crean 'nar mbo jar ximha̲i beneficioso pa ya reacciones químicas (ya llamadas Sonochemistry).

Lavado ultrasónico jar reciclaje baterías ar ion-litio gastadas. (Click pa agrandar!)

Ultrasónico ar lixiviación metales ya desechos baterías agotadas.

Cavitación ir nge ya ultrasonidos generada to inducir ar termólisis ya solutos, nja'bu Komo ar formación ar radicales altamente reactivos ne reactivos, tales como ya radicales libres, iones hidróxido (•OH), hidronio (H3O+) etc., da proporcionan 'mefa nkohi reactivas ja ar líquido pa ndi velocidad reacción ar incrementa significativamente. Sólidos komongu ya partículas ya aceleradas ja ya chorros líquido ne da muelen ya colisión interparticular ne abrasión aumentando ar activo superficie ne masa nuna ar modo transferencia.
Nar dätä hño ar ventaja ar ultrasonidos lixiviación ne recuperación ge ar control preciso ya parámetros ar proceso tales como presión, ar mpat'i ne ya amplitud. Nuya parámetros permiten da ajustar ya nkohi reacción exactamente bí media ar proceso ne ar salida específica. 'Nehe, lavado ultrasónico elimina 'nehe ya partículas mäs pequeñas ya bo̲jä ar, ar substrato, conservando microestructuras. Ar recuperación mejorada ge nu'bya creación ultrasónica ar superficies altamente reactivas, velocidades reacción dätä ne xi hño transporte masivo. Sonicación procesos xi optimizar da ja da ñut'i nu'u ja ya parámetro ne ir hingi ho̲ntho ya di pädi ge 'nehe altamente eficientes.
Ár dätä nt'ot'e energía ne control parámetro exacto da ultrasonidos lixiviación favorable ne excelente nt'o̲t'e – ja ar comparación ko técnicas lixiviación ne quelante ácidas complicadas.

Recuperación ultrasónica LiCoO2 ar baterías ar iones litio usadas

Ultrasonidos ayuda ar reductora ar lixiviación ne ar precipitación química, da utilizan pa recuperar Li komongu ar Li2CO3 ne komongu Co (o)2 ar baterías ion litio desecho.
Zhang et jar el., (2014) informe recuperación exitosa LiCoO2 utilizando 'nar reactor ultrasónico. pa ndi hoki ár njäts'i inicial ya 600 mL, coloca 10 g LiCoO hindi válido2 polvo ja 'nar Baso ar precipitados ne añadido 2.0mol yá L ya LiOH njäts'i, ne bí mezclaron.
Ar mezcla bí vertida ja ar irradiación ultrasónica ne nä'ä revuelve ar dispositivo iniciado, ar agitación dispositivo bí colocado jár interior ar recipiente reacción. Calienta jar 120◦C ne Gem'bu̲ ar Dispositivo ultrasónico bí creada jar 800W ne ar ultrasonido modo ya nt'ot'e da estableció jar ciclos ar 'be̲fi pulsado 5 seg yá 2 seg., apagado. Ar irradiación ar ultrasónica bí aplicó Nxoge 6 h, ne Gem'bu̲ ar mezcla reacción ar enfría da mpat'i ambiente. Ar residuo sólido 'Beni xingu ya bes ko ar dehe desionizada ne da secó jar 80◦C asta ar be̲xu nzäm'bu̲. Ar muestra ar obtenida bí recogida pa 'mefa ár njäts'i Tange'u producción ntsa̲ ne bateriya. Ar mfeni carga jar ndu̲i ar ciclo xí 134.2mAh yá g ne mfeni ar descarga 133.5mAh yá g. Ar dätä nt'ot'e carga ne descarga bes bí 99.5%. 'Mefa xta 40 ciclos, mfeni ya descarga te̲ni komongu 132.9mAh yá g (Zhang et jar el. 2014).
 

Ar ultrasonicación ar klase Proby mejora ar lixiviación ne ar recuperación metales na nza̲tho ne materiales baterías iones ar litio gastadas. Hielscher Ultrasonics suministra ultrasonidos llave da mano listos pa ár instalación ar planta reciclaje baterías da mejorar ya rendimientos reciclaje.

Se utilizaron cristales de LiCoO2 antes (a) ne 'mefa xta (b) del tratamiento ecográfico a 120◦C durante 6h.
Estudio ne imágenes: ©Zhang et jar ar. 2014

 
Lixiviación ultrasónica ko ácidos orgánicos komongu ar ácido cítrico hingi Honto ar efectiva ge 'nehe respetuosa ko ar nt'uni mbo jar ximha̲i. Ár nthoni bí nthe̲hu̲ da lixiviación ya Co ne ya Li ar mäs nt'ot'e xi hño ko ácido cítrico da ko ya ácidos inorgánicos H2SO4 ne ar HCl. Mäs de ar 96% ar Co ne kasu̲ ar 100% ar Li bí recuperaron ar baterías ar iones litio gastadas. Hecho da ácidos ya orgánicos komongu ar ácido ar cítrico ne ar ácido acético 'bu̲hu̲ baratos ne biodegradables, contribuye ja ma 'ra ventajas Bojä ne ambientales ar sonicación.

Ultrasonidos industriales mextha nts'edi pa lixiviación metales baterías gastadas

UIP4000hdT - Hielscher's 4kW high-performance ultrasonic system Hielscher Ultrasonics ge ár proveedor ko maku̲nzaki mfeni pa sistemas ultrasónicos altamente eficientes ne confiables, da brindan ár nts'edi mahyoni pa ar lixiviar metales materiales desecho. Pa reprocesar ya baterías iones litio ir nge ar extracción metales komongu ar cobalto, ar litio, ar níquel ne ar manganeso, ya sistemas ultrasónicos potentes ne robustos ya esenciales. Ya unidades industriales Hielscher Ultrasonics komongu UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), UIP10000 (10kW) ne UIP16000 (16kW) ya ya sistemas ultrasonido mar hñets'i ar rendimiento xí potentes ne robustos jár ta̲i. Todas nuestras unidades industriales pueden dar tsa da mpefi ko amplitudes muy altas de asta 200 μm en funcionamiento 24/7. Pa amplitudes aún mi mäs altas, gi 'bu̲hu̲ da 'mui sonotrodos ultrasónicos personalizados. Robustez ya equipos ultrasónicos Hielscher permite 'nar funcionamiento 24 yá 7 jar 'be̲fi pesados ne entornos exigentes. Hielscher 'nehe suministra sonotrodos ne reactores hontho pa altas ar temperaturas, ar presiones ne ar líquidos corrosivos. 'Me̲hna thogi da HMUNTS'UJE ultrasonidos industriales 'bu̲hu̲ ya mäs adecuados pa técnicas metalurgia extractiva, ngu, tratamientos hidrometalúrgicos.

Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximado HMUNTS'UJE ultrasonicators:

Volumen lote Tasa flujo Dispositivos recomendados
0.1 da 20L 0.2 4 L yá min UIP2000hdT
10 da 100L 2 10 L yá min UIP4000hdT
20 da 200L 4 20 L yá min UIP6000hdT
n.a. 10 100 L yá min UIP16000
n.a. mäs dätä Cluster ar UIP16000

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Jaki utilice ar Xtí formulario, nu'bu̲ gi da 'yadi ungumfädi adicional dige ar homogeneización ultrasónica. Estaremos encantados ar ofrecer bí 'nar ko ya ultrasónico ar satisfacer ya requerimientos.









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Hechos Bale ar penä ga pädi

Baterías iones litio

Baterías ion litio (LIB) ge ar colectivo terme pa pilas (recargables) ofrecen 'nar mextha densidad ar energía ne ar integran xi frecuencia jar electrónica consumo komongu ar coches electrónicos, coches híbridos, ordenadores portátiles, teléfonos celulares, iPods, etcetera... Ja ar comparación ko ma 'ra ya pa pilas recargables similar ya tamaño ne ya mfeni, LIBs ya significativamente mäs ligeros.
Ma diferencia ar bateriya primaria litio desechables, 'nar LIB gi japu̲'be̲fi compuestos litio intercalado en lugar de litio metálico komongu ár electrodo. Ya ndu'mi componentes 'nar bateriya iones litio ya yá electrodos – ánodo ne ar cátodo – ne ar electrolito.
Mäs xingu ya células comparte componentes pa ngatho dige ya electrolitos, separador, láminas ne ar carcasa. Ar principal diferencia ja ya tecnologías celdas ge ar hñei utilizado komongu “materiales activos” komongu ar cátodo ne ar ánodo. Ar grafito ge ar hñei mäs frecuentemente usado komongu ar ánodo, mente ke ar cátodo nt'ot'ihu̲ xí t'o̲t'e dega ar capas LiMO2 (M = Mn, Co ne Ni), espinela LiMn2Acerca ar4, wa LiFePO olivino4. Ya electrólitos líquidos orgánicos ar ar electrólito (nt'udi, LiPF6 sal disuelta ja 'nar mezcla ar solventes orgánicos, tales como carbonato etileno (CE), carbonato dimetilo (DMC), carbonato dietilo (DEC), carbonato ar metilo etilo (EMC), etc.) permite yá 'ñäni iónico.
Dependiendo de ar positivo (cátodo) ne ar electrodo negativo (ánodo) ya materiales, densidad ya energía ne ya voltaje LIBs varían respectivamente.
Nu'bu̲ ar gi japu̲'be̲fi jar vehículos eléctricos, ar gi japu̲'be̲fi tso̲kwa menudo ar vehículo eléctrico bateriya (EVB) wa bateriya tracción. Gi baterías ar tracción bí utilizan jar montacargas, carros ar golf eléctricos, fregadoras, motocicletas eléctricas, coches eléctricos, camiones, camionetas ne ma'ra ya vehículos eléctricos.

Reciclaje baterías ar ion-litio gastadas ar metales

Ar comparación ko ma 'ra xingu ya baterías ne da menudo contienen plomo wa ya cadmio, ya baterías ion-litio contienen metales nja'bu̲ tóxicos ne ir bí consideran komongu respetuoso ar nt'uni mbo jar ximha̲i. 'Ñotho ar embargo, Nar dätä hño yá 'bede ya baterías iones litio, mi pe̲ts'i da k'ahni baterías coches eléctricos, presente 'nar hñäki ya residuos. Ir ar mahyoni 'nar circuito cerrado reciclaje baterías ion-litio. Ndezu̲ 'nar punto ar thandi bojä, xe̲ni metálicos nu'u̲ hierro, cobre, níquel, cobalto ne litio xi recuperados ne reutilizados producción 'ra'yo baterías. Reciclaje dar tsa̲ da mä 'met'o 'nar futura 'Ñäthe, 'nehe.
Anke ya baterías cargas mäs altas níquel gi 'bu̲hu̲ entrando jar jár ta̲i, hindi 'ñemega̲ producir ya baterías hinda cobalto. Ar dätä contenido níquel pe̲ts'i 'nar precio: ko 'nar contenido creciente níquel, bí reduce nzäm'bu ar bateriya ne da reducción ár ciclo ar nzaki ne ar mfeni carga ngut'a.

Demanda creciente pa ya baterías Li-ion. Fuente: Deutsche Bank

Demanda creciente pa ya baterías Li-ion bí 'ya̲ni aumento mfeni reciclaje pa ya baterías desechos.

Proceso reciclaje

Baterías vehículos eléctricos komongu ar Tesla Roadster pe̲ts'i 'nar duración aproximada 10 ya je̲ya.
Reciclaje ya baterías Li-ion ge 'nar proceso exigente ndezu̲ mextha tensión ne gi 'bu̲hu̲ implicados productos químicos peligrosos, da ku̲hu̲ ya riesgos fugitivo termal, bi eléctricas ne ar emisión sustancias peligrosas.
Pa da t'ot'e 'nar circuito cerrado reciclaje, nu'bu̲ enlace químico ne ya xe̲ni tsa 'bu̲i separados ja yá fracciones Nthuts'i. Wat'i, energía mahyoni pa nja'bu̲ 'nar circuito cerrado reciclaje ya xi caros. Ya materiales mäs valiosos pa ar recuperación metales komongu nixi, Co, Cu, Li, etc. ndezu̲ hmädi ar mineras ne ar altos precios jár ta̲i ya componentes metálicos o̲t'e ar reciclaje económicamente atractivo.
Proceso reciclaje baterías ion-litio ar gi du̲i ar desmantelamiento ne ar descarga ya baterías. 'Bu̲ 'be̲tho abrir ar bateriya, ge mahyoni 'nar estabilización da inactivar ya sustancias químicas jar ar bateriya. Estabilización to da tsoni da congelación criogénica wa controlado ar oxidación. Dependiendo de ar tamaño ar bateriya, ya baterías xi da desmanteladas ne desmontadas asta ar célula. 'Mefa xta desmontar ne trituración, ya componentes gi 'bu̲hu̲ aislados ya varios ya nt'ot'e (cribado, tamizado, selección 'ye̲, magnética, mojado ne separación balística) da pats'u̲ga̲ ya cubiertas ar célula, aluminio, cobre ne plásticos ar polvo ar electrodo. Separación ya materiales electrodo ge mahyoni pa ya procesos posteriores, ár nt'ot'e hne. ej. hidrometalúrgico.
Pirolisis
Pa ar proceso pirolítico, baterías ralladas ya fundidas jar horno ho ar Nunu̲ ar caliza bí añade komongu 'nar agente formación escoria.

Procesos hidrotermales
Proceso hidrometalúrgico ar basa jar reacciones ácidas da precipitar ya sales komongu ya metales. Procesos hidrometalúrgicos wa ya nza̲those̲ incluyen ar lixiviación, precipitación, mpa̲ti iónico, extracción ya solventes ne electrólisis soluciones acuosas.
Ar ventaja ar nt'ot'e hidrotérmico ar rendimiento mextha ar recuperación ar + 95% ar Ni ne Co komongu ar sales, + 90% ar Li to da precipitado, ne ar resto ar tsa̲ da recuperar asta ar 80%.

Ho̲ntho nu'u̲ ar cobalto ge 'nar componente crítico jar cátodos baterías iones litio mextha ar energía ne ar usos ar energía.
Actuales coches híbridos komongu ar Prius ar Toyota, njapu'befi níquel metal hidruro, nä'ä ar desmontado, descargan ne reciclan bí similar komongu ya baterías Li-ion.

Ot'a yá referencias

  • 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.

Hielscher Ultrasonics fabrica ultrasonicators mar hñets'i ar rendimiento.

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