Reciclarea electrozilor – Foarte eficient cu delaminare cu ultrasunete

Delaminarea cu ultrasunete a electrozilor permite recuperarea materialelor active, cum ar fi litiu, nichel, mangan, cobalt etc. în câteva secunde. Astfel, delaminarea electrodului cu ultrasunete face recuperarea materialelor reutilizabile din baterii mai rapidă, verde și semnificativ mai puțin consumatoare de energie. Cercetările au dovedit deja că delaminarea cu ultrasunete poate fi de 100 de ori mai rapidă decât tehnicile convenționale de reciclare.

Puterea cu ultrasunete îmbunătățește recuperarea materialelor active de la electrozi

Delaminarea ultrasonically-assited de electrozi oferă o abordare rapidă, eficientă, și durabilă recuperarea materialelor active și folie. Aceste părți ale electrodului sunt materiale valoroase, care pot fi reutilizate pentru fabricarea de baterii noi. Delaminarea cu ultrasunete nu numai că este semnificativ mai eficientă din punct de vedere energetic decât procesele de reciclare hidrometalurgică și pirometalurgică, ci și în materiale de puritate mai mare.

Avantajele delaminare cu ultrasunete electrod

  • Rapid (finalizat în câteva secunde)
  • Ușor de implementat
  • Adaptabil la dimensiunile electrozilor
  • Environmetal-friendly
  • Economic
  • sigur
"Ultrasonicator

Electrod cu ultrasunete Delamination pentru reciclarea bateriei

Cerere de informatie





Undele cu ultrasunete de mare putere sunt utilizate pentru a recupera materialele active de la electrozii bateriei. Delaminarea electrodului cu ultrasunete face recuperarea materialelor reutilizabile din baterii mai rapidă, verde și semnificativ mai puțin consumatoare de energie.

Procesor cu ultrasunete cu sonotrode pentru delaminarea electrodului. Delaminarea electrodului cu ultrasunete face recuperarea materialelor reutilizabile din baterii mai rapidă, verde și semnificativ mai puțin consumatoare de energie.

Reciclarea bateriilor: Separarea și delaminarea electrozilor

Reciclarea bateriei litiu-ion (LIB) are ca scop recuperarea materialelor valoroase. Electrozii conțin materiale prețioase și rare, cum ar fi litiu, nichel, mangan, cobalt etc., care pot fi recuperate eficient folosind un proces continuu de delaminare cu ultrasunete. Procesoare cu ultrasunete echipate cu o sondă (sonotrode) poate crea amplitudini intense. Amplitudinea transmite unde cu ultrasunete în mediul lichid (de exemplu, baie de solvent), unde datorită ciclurilor alternative de înaltă presiune / joasă presiune apar bule de vid minute. Aceste bule de vid cresc pe parcursul câtorva cicluri, până când ajung la o dimensiune la care nu mai pot absorbi energie. În acest moment, bulele fac implozie violentă. Implozia cu bule generează local un mediu extrem de dens din punct de vedere energetic, cu jeturi de lichid de până la 280m/s viteză, turbulențe intense, temperaturi foarte ridicate (aproximativ 5.000K), presiuni (aproximativ 2.000atm) și, în consecință, diferențe de temperatură și presiune.
Acest fenomen de implozie cu bule induse ultrasonically este cunoscut cavitație acustică. Efectele cavitației acustice îndepărtează filmul compozit al materialului activ din colectorul de curent folie, care este acoperit pe ambele părți cu filmul compozit. materialul activ conține în cea mai mare parte un amestec de oxid de litiu mangan (LMO) și oxid de cobalt de mangan litiu nichel (LiNiMnCoO2 sau NMC), precum și negru de fum ca aditiv conductiv.
Mecanismul de delaminare cu ultrasunete se bazează pe forțele fizice, care sunt capabile să rupă legături moleculare. Datorită intensității ultrasunetelor de putere adesea solvenți mai blande sunt suficiente pentru a elimina straturile de material activ din folie sau colectorul de curent. Astfel, delaminarea cu ultrasunete a electrodului este mai rapidă, ecologică și semnificativ mai puțin consumatoare de energie.

Ultrasonication de mare intensitate îmbunătățește procesul de delaminare a electrozilor în mod semnificativ și randamentele în materiale active de înaltă calitate, care pot fi reutilizate pentru producția de baterii noi.

Scanarea imaginilor microscopiei electronice (SEM) care arată modificările morfologice ale materialului activ al electrodului la delaminarea cu ultrasunete. Toate imaginile au fost realizate la o mărire de 5000x și o energie de excitație de 10 kV. a) pre-delaminarea materialului catod, b) material activ catod delaminat, c) pre-delaminare material anodic si d) material anod delaminat.
(studiu și imagini: Lei et al., 2021)

Mărunțirea bateriei vs. Separarea electrozilor

Pentru recuperarea materialului activ se utilizează solvenți apoși sau organici pentru a dizolva folia metalică, liantul polimeric și/sau materialul activ. Proiectarea și fluxul procesului influențează semnificativ rezultatul final al recuperării materialelor. Procesul tradițional de reciclare a bateriilor implică mărunțirea modulelor de baterii. Cu toate acestea, componentele mărunțite sunt dificil de separat în componente individuale. Este nevoie de o prelucrare complexă pentru a obține material activ/valoros din masa mărunțită. Pentru a reutiliza materialele active recuperate, este necesar un anumit grad de puritate. Recuperarea materialelor extrem de pure din bateria mărunțită în vrac implică procese complexe, solvenți duri și, prin urmare, este costisitoare. Percolarea cu ultrasunete este utilizată cu succes pentru a intensifica și a spori rezultatele recuperării materialelor active din bateriile litiu-ion mărunțite.
Ca un proces alternativ la mărunțirea tradițională, separarea electrozilor a fost demonstrată ca un proces eficient de reciclare a bateriilor, care poate îmbunătăți semnificativ puritatea materialelor obținute. Pentru procesul de separare a electrodului, bateria este dezasamblată în componentele sale majore. Deoarece electrozii conțin cea mai mare parte a materialului valoros, electrodul este separat și tratat chimic pentru a dizolva materialele active (litiu, nichel, mangan, cobalt ...) din folia acoperită sau colectorul de curent. Ultrasonication este bine cunoscut pentru efectele sale intense cauzate de cavitație acustică. Forțele sonomecanice aplică suficientă oscilație și forfecare pentru a îndepărta materialele active, care sunt stratificate pe folie. (Structura unei folii acoperite este similară cu un sandwich, folia din centru și stratul de material activ au construit suprafața exterioară.)
separarea electrozilor ar face o opțiune mai viabilă decât mărunțirea, atunci când este utilizată împreună cu dezasamblarea autonomă, permițând fluxuri de deșeuri mai pure și o retenție mai mare a valorii în aprovizionare

Procesor cu ultrasunete UIP2000hdT (2000 wați) pentru delaminarea electrozilor bateriei. Delaminarea cu ultrasunete este o metodă extrem de eficientă pentru recuperarea materialului activ.

ultrasonicator UIP2000hdT este un procesor puternic de 2000 wați pentru delaminarea electrozilor ANS face reciclarea bateriei mai rapidă, mai eficientă și mai prietenoasă cu mediul.

Cerere de informatie





Sonotrodes cu ultrasunete pentru delaminarea electrozilor

Sonotrodes speciale livrarea amplitudinea necesară pentru a elimina materialele active din folie de electrod sunt disponibile cu ușurință. Pe măsură ce intensitatea cavitației acustice scade odată cu creșterea distanței dintre sonotrod și electrod, este favorabilă o distanță uniformă continuă între sonotrod și electrod. Aceasta înseamnă că foaia de electrozi trebuie mutată îndeaproape sub vârful sonotrodului, unde undele de presiune sunt puternice și densitatea de cavitație este ridicată. Cu sonotrodes speciale care oferă o lățime mai largă decât sonda cu ultrasunete cilindrică standard, Hielscher Ultrasonics oferă o soluție eficientă pentru delaminarea uniformă a foilor de electrozi de la vehiculele electrice. De exemplu, electrozii utilizați în bateriile vehiculelor electrice cu celule de pungă (EV) au de obicei o lățime de aproximativ 20 cm. Un sonotrod de aceeași lățime transmite cavitație acustică uniform la întreaga suprafață a electrodului. Astfel, în câteva secunde, straturile de material activ sunt eliberate în solvent și pot fi extrase și purificate în pulbere. Această pulbere poate fi reutilizată pentru producția de baterii noi.
Echipa de cercetare a Institutului Faraday din Marea Britanie raportează că îndepărtarea straturilor active de material din electrodul LIB poate fi finalizată în mai puțin de 10 s atunci când electrodul este situat direct sub un sonotrod de mare putere (1000 până la 2000 W, de exemplu. UIP1000hdT sau UIP2000hdT). În timpul tratamentului cu ultrasunete legăturile adezive dintre materialele active și colectorii de curent sunt rupte, astfel încât într-o etapă ulterioară de purificare un colector de curent intact și materialul activ sub formă de pulbere pot fi recuperate.

Ultrasonication rupe legăturile moleculare și facilitează recuperarea materialelor sctive în timpul reciclării bateriei.

Imagini care arată efectul ultrasunetelor pe partea din spate a: a) foaie anodică a bateriei litiu-ion și b) foaie catodică a bateriei litiu-ion. Anodul a fost delaminat într-o soluție de acid citric 0,05 M; catodul a fost delaminat într-o soluție de 0,1 M NaOH. Sonotrodul avea un diametru de 20 mm, cu o intensitate a puterii de 120 W/cm2 aplicată timp de 3 secunde, la 2,5 mm distanță de sonotrod. Dimensiunea eșantionului a fost de 3 cm x 3 cm.
(studiu și imagini: Lei et al., 2021)

Ultrasonicators pentru electrod delaminare

Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie procesoare cu ultrasunete de înaltă performanță, care funcționează în gama de 20kHz. Hielscher Ultrasonics’ ultrasonicators industriale sunt procesoare cu ultrasunete de mare putere, care pot oferi amplitudini foarte mari pentru aplicații solicitante. Amplitudinile de până la 200μm pot fi rulate cu ușurință continuu în funcționare 24/7. Pentru amplitudini chiar mai mari, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile. Pentru procesul de delaminare continuă a electrozilor, Hielscher oferă o gamă de sonotrodes standard, precum și personalizate. Dimensiunea sonotrodului poate fi adaptată la dimensiunea și lățimea materialului electrodului, vizând astfel condiții optime de proces pentru o rată mare de transfer și o recuperare superioară.

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.




Literatură / Referințe

Delaminarea cu ultrasunete recuperează materialele active în câteva secunde de la electrozii uzați.

Imaginea prezintă o folie de cupru, din care straturile de grafit și material activ au fost îndepărtate într-un tratament cu ultrasunete de câteva secunde. Componentele recuperate se află într-o soluție de înaltă puritate, iar colectorul de curent obținut este cupru pur.
(Imagine și studiu: Faraday Institution, Universitatea din Birmingham, Universitatea din Leicester)


Omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă forfecare sunt utilizate în laborator, banc-top, pilot și prelucrare industrială.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.


Ultrasunete de înaltă performanță! Gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru de la ultrasonicator de laborator compact peste unități de banc-top la sisteme cu ultrasunete complet industriale.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.