Ultrasonidos pa ar reciclaje baterías iones litio

• Ya baterías ar iones litio utilizadas ya coches eléctricos gi 'bu̲hu̲ llegando ma jár ta̲i masivo ne, ko nä'ä di 'bui, mahyoni da nte capacidades reciclaje.
• Ar lixiviación ultrasónica ge 'nar técnica xi hño ne ya respetuosa ko ar nt'uni mbo jar ximha̲i pa recuperar metales komongu ar Li, Mg, Co, nixi, etcétera ya baterías ar iones litio gastadas.
• Ya sistemas ultrasónicos industriales ar Hielscher pa aplicaciones lixiviación ya fiables ne ya robustos ne xi integrar ar hingi hembi da ja ya do̲ni ar reciclaje 'bui.

Reciclaje baterías iones litio

Ya baterías iones litio ar utilizan ampliamente vehículos eléctricos (EV), computadoras portátiles ne teléfonos celulares. 'Me̲hna ir bo̲ni ya baterías ar iones litio gastadas ya desafío 'nar nu'bya jar nä'ä ir nge ar gestión ar residuos ne ar reciclaje. Ya baterías ge 'nar mahyoni factor coste pa ya vehículos eléctricos, ne ár eliminación 'nehe ar cara. Ya 'na'ño instituto medioambientales ne ya bojä impulsan 'nar ciclo cerrado reciclaje, ya ne ya residuos ya baterías contienen materiales valiosos ne ayudan reducir ar huella carbono ar fabricación baterías iones litio.
Reciclaje baterías iones litio ar xi convirtiendo ja 'nar sector industrial próspero pa garantizar disponibilidad futura metales ha̲i raras ne ma'ra componentes ya baterías ne reducir ya costos ambientales ar minería.

Reciclaje pirometalúrgico ne hidrometalúrgico hä reciclaje baterías ultrasónicas

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 ar someten ja 'nar pa extremo, nä'ä mi thogi da componentes ya orgánicos ar quemen ne ya componentes metálicos restantes ar fundan 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, nä'ä reduce ar tasa recuperación Nxoge.
• Intensivo jar energía: Nuya ya nt'ot'e nzäm'bu̲ requerir 'nar mahyoni aporte energía, nä'ä mi aumenta ya costes ar operativos ne ar huella medioambiental.

 
Nt'ot'e hidrometalúrgicos implican ar lixiviación química pa disolver ya componentes ar bateriya ne extraer metales valiosos. Anke xí 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 genera preocupaciones dige ar manejo productos químicos, ar gestión ar desechos ne ar tsa̲ contaminación ambiental.
• Desafíos ar 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 hä ya técnicas convencionales

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

1. Dätä nt'ot'e mejorada: Ar sonicación ultrasónica to acelerar ar descomposición ya materiales ya baterías, nä'ä traduce jar tiempos procesamiento mäs cortos ne una ar dätä dätä nt'ot'e Nxoge.
2. Tasas ar recuperación mejoradas: Ár nt'ot'e controlada ar cavitación ultrasónica mejora ar descomposición ya componentes ar bateriya, aumentando ya tasas recuperación metales valiosos.
3. Ecológico: Ar reciclaje ultrasónico reduce dependencia altas ya temperaturas ne ya productos químicos agresivos, minimizando ar impacto medioambiental ne disminuyendo ya emisiones ar contaminantes.
4. Lixiviación selectiva: Ár nt'ot'e controlada ultrasonidos permite interrupción selectiva componentes específicos mbo jar bateriya, separando ya ar bí nt'ot'e xi hño. Ya parámetros ar procesamiento optimizados dado ke ya 'na'ño compuestos reciclables ja ya baterías ar eliminan ne 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: Jar comparación ko ya nt'ot'e hidrometalúrgicos ne, hontho, ko ya pirometalúrgicos, ar reciclaje ultrasónico suele to mäs nt'ot'e xi hño ndezu̲ ar punto ar thandi energético, nä'ä mi reduce ya costes ar operativos ne ar huella carbono.
6. Escalabilidad ne flexibilidad: Ya sistemas ultrasónicos xi ntu̲ngi ar wa reducir ar hingi hembi da pa adaptar ar varios tamaños bateriya ne ya capacidades producción. 'Nehe, ya ultrasonidos pa ar reciclaje baterías xi integrar ar hingi hembi da ja ya instalaciones reciclaje baterías ya 'bui. Hingi hembi da da 'mui jar ndunthe escalas nts'edi ne accesorios adecuados, ngu sondas ultrasónicas ne reactores celda flujo, ya ultrasonidos xi 'ye̲ componentes baterías varios ar tamaños ne ar capacidades producción, proporcionando escalabilidad ne ar adaptabilidad ja ya procesos reciclaje.
7. Integración sinérgica: Lixiviación ar ultrasónica ar tsa̲ da integrar ar 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 ultrasónico baterías 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.

 

Ya Lixiviación ultrasónica ar industrial pa ar recuperación metales baterías gastadas

Ar lixiviación ar ultrasónica ne ar extracción metales xi da t'uni ar ja ya procesos reciclaje baterías óxido litio ne ar cobalto (nt'udi, ar ordenadores portátiles, smartphones, etcétera), nja'bu komongu ar baterías complejas litio-níquel — manganeso — cobalto (nt'udi, ar vehículos eléctricos).
Ya ultrasonidos mextha nts'edi ya hño conocidos ir nge ár mfeni pa procesar líquidos químicos ne lodos jar 'mui mejorar ar transferencia masa ne da du'mi reacciones químicas.
Ya intensos efectos ultrasonicación nts'edi bí basan jár fenómeno ar cavitación acústica. Ya ar acoplar ultrasonidos mextha nts'edi ja ya líquidos yá lodos, ya ondas alternas xí hñets'i'i ne mextha presión ja ya líquidos generan t'olo burbujas ar vacío. Ya dängi vacíos crecen a lo largo de varios ciclos baja yá mextha ya presión asta da implosionan violentamente. Ya burbujas ar vacío colapsantes xi nt'ent'i ar komongu microrreactores ya da temperaturas asta 5000 ë, presiones asta 1000atm ne velocidades calentamiento ne enfriamiento 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 ne ya ma'na modo serían fríos ne crean 'nar entorno beneficioso pa ya reacciones químicas (ya llamadas Sonoquímica).

Cavitación generada ya ultrasonidos to inducir ar termólisis solutos, nja'bu Komo ar formación radicales ne reactivos altamente reactivos, komongu radicales libres, iones hidróxido (— o), hidronio (H₃O +), etcétera, da proporcionan nkohi reactivas 'mefa ja ar líquido pa ndi velocidad reacción aumente significativamente. Ya sólidos, komongu ya partículas, ya acelerados ja ya chorros líquido ne da muelen ya colisión ne abrasión interparticulares, nä'ä aumenta área superficie activa ne, ir transferencia masa.
Nar dätä hño ar ventaja ar lixiviación ar ultrasónica ne ar recuperación metales ge ar control preciso ya parámetros ar proceso, komongu ar amplitud, ar presión ne ar mpat'i. Nuya parámetros permiten ajustar ya nkohi reacción exactamente nt'uni proceso ne ár nts'edi deseada. 'Nehe, ar lixiviación ultrasónica elimina 'nehe ya partículas metálicas mäs t'olo ya sustrato, ya pa da preserva ya microestructuras. Ar mejora ar recuperación metales ar da creación ultrasónica superficies altamente reactivas, aumento ya velocidades ar reacción ne ar mejora ar transporte masa. Ya procesos sonicación xi optimizar da influyendo ya parámetro ne, ir hingi ho̲ntho ya di pädi, pe ge 'nehe di eficientes ndezu̲ ar punto ar thandi energético.
Ár control exacto parámetros ne ár dätä nt'ot'e energética o̲t'e ne ar lixiviación ultrasónica da técnica favorable ne excelente – Ho̲ntho nu'u̲ nu'bu̲ ar gi hye̲ki ko ya complicadas técnicas lixiviación ácida ne ar quelación.

Recuperación ultrasónica de LiCoO₂ ar baterías ar iones litio gastadas

Ar ultrasonicación ayuda ar lixiviación ar reductora ne ar precipitación química, da utilizan pa recuperar Li komongu ar Li₂CO₃ ne Co komongu Co (o)₂ ar residuos baterías iones litio.
Zhang et jar ar. (2014) informan dige ar recuperación exitosa LiCoO₂ utilizando 'nar reactor ultrasónico. pa ndi hoki ár njäts'i inicial ya 600 ml, colocaron 10 g LiCoO inválido₂ polvo ja 'nar Baso ar precipitados ne ar añadieron 2,0 mol yá L ya njäts'i ya LiOH, ne bí mezclaron.
Ar mezcla vertió ja ar irradiación ultrasónica ne bí ndu̲i bí da ndu̲i ar dispositivo agitación, dispositivo agitación ar colocó jar interior recipiente reacción. Se calentó a 120 ◦ C, y luego el Dispositivo ultrasónico configuró jar 800 ar W ne ar modo ya nt'ot'e ultrasónico bí configuró jár ciclos ar 'be̲fi pulsados ar ku̲t'a ya 'na̲te ya mfe̲ts'i ENCENDIDO yá 2 ya 'na̲te ya mfe̲ts'i APAGADO. Ar irradiación ar ultrasónica bí aplicó Nxoge 6 ya ora ne Gem'bu̲ ar mezcla reacción ar enfrió da mpat'i ambiente. Ar residuo sólido 'Beni xingu ya bes ko ar dehe desionizada ne se secó 80◦C hasta alcanzar un peso constante. Ar muestra ar obtenida bí recogió pa 'mefa ár njäts'i Tange'u ár ensayo ne producción baterías. Ar mfeni carga jar ndu̲i ar ciclo xí 134,2 mAh yá g ne mfeni ar descarga xí 133,5 mAh yá g. Ar dätä nt'ot'e carga ne descarga ya bes bí 99,5%. 'Mefa xta 40 ciclos, mfeni ya descarga te̲ni komongu ar 132,9 mAh yá g. (Zhang et jar el. 2014)
 

 
Lixiviación ultrasónica ko ácidos orgánicos komongu ar ácido cítrico hingi ho̲ntho ar xi hño, pe 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 ja ya baterías ar iones litio gastadas. Hecho ke ya ácidos orgánicos, komongu ar ácido ar cítrico ne ar ácido acético, 'bu̲hu̲ baratos ne biodegradables, contribuye ma 'ra ventajas Bojä ne medioambientales ar sonicación.

Ultrasonidos industriales mextha nts'edi pa ar lixiviación metales baterías gastadas

Hielscher Ultrasonics ge ár proveedor ko ndunthe ya mfeni jar sistemas ultrasónicos altamente eficientes ne fiables, da suministran ár nts'edi mahyoni pa lixiviar metales a partir de materiales desecho. Pa reprocesar ya baterías iones litio ir nge ar extracción metales komongu ar cobalto, ar litio, ar níquel ne ar manganeso, ya esenciales sistemas ultrasónicos potentes ne robustos. Ya unidades industriales Hielscher Ultrasonics, komongu ar UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), UIP10000 (10kW) ne UIP16000 (16kW) ge ya sistemas ultrasonidos ar mar hñets'i ar rendimiento xí potentes ne robustos jár ta̲i. Todas nuestras unidades industriales pueden funcionar de forma continua con amplitudes muy altas de asta 200 μm en funcionamiento 24/7. Pa amplitudes aún mi pe̲ts'i, mahyoni da 'mui sonotrodos ultrasónicos personalizados. Robustez ya equipos ultrasónicos Hielscher permite 'nar funcionamiento 24 yá 7 jar entornos pesados ne 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 ya técnicas metalurgia extractiva, ngu, ya tratamientos hidrometalúrgicos.

Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximada ar HMUNTS'UJE ultrasonidos:

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Bibliografía 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.