Ultrasonics face litiu-ion baterie de reciclare mai eficient

Litiul este un material rar și extrem de valoros prezent în bateriile de înaltă performanță, ar fi bateriile Li-ion. Litiul este materialul cel mai valoros care este recuperat în reciclarea bateriilor Li-ion, dar și alte minerale și metale, ar fi cobalt, mangan, nichel, cupru și aluminiu sunt metale valoroase pentru recuperare. Ultrasonicare de mare intensitate este folosit ca agitație de forfecare ridicată și tehnica de levigare pentru a extrage, elimina, și dizolva minerale valoroase și metale din bateriile uzate. Metoda sonicare este extrem de eficace, eficient din punct de vedere energetic, și este ușor disponibil pentru instalare în instalațiile de reciclare full-comerciale.

Prezentare generală: Procesul de reciclare a bateriilor Li-Ion

Procesele de reciclare pot varia pe măsură ce companiile specializate în reciclarea bateriilor Li-ion își dezvoltă și își modifică procesele la cea mai mare eficiență. Cu toate acestea, pentru a recupera materiale valoroase, ar fi litiul din baterii, sunt necesari următorii pași:
În primul rând, capacul de plastic al bateriei este rupt în sus și eliminate. Ulterior, bateria goală este introdusă în azot lichid pentru a neutraliza substanțele reactive, explozive. Acest pas asigură prevenirea eliberării bruște a întregii energii stocate și a aprinderei și exploziilor ulterioare asociate.
După acești pași preparativi, bateria este apoi plasată pe o strung, unde bateria este deschisă cu un ferăstrău, astfel încât învelișul exterior să poată fi îndepărtat. Dezlipiți până la miezul bateriei, catodul, anodul și separatorul sunt extrase și plasate într-un cuptor, unde sunt uscate timp de 24 de ore la aproximativ 60-120°C. Înainte de tratamentul de extracție a metalelor, electrozii izolați, adică catodul și anodul, trebuie demontați în continuare. Deoarece materialul catodic este, în general, aderă la folie de aluminiu de către un liant, de obicei fluorură de polivinidină (PVDF) sau politetrafluoroetilenă (PTFE), este o sarcină dificilă pentru a elimina catod și folie de aluminiu unul de altul. Pentru a separa în mod corespunzător materialul catodic de folie, separarea cu ultrasunete sa dovedit a fi un tratament extrem de eficient, rapid, și economic. Dar intensificarea procesului cu ultrasunete nu se oprește aici. Levigarea cu ultrasunete a metalelor și mineralelor, ar fi cobalt, mangan, nichel, cupru și aluminiu promovează extracția metalelor și crește randamentul metalelor recuperate.

Cavitație cu ultrasunete pentru separarea catodului

Sonicare separă materialele catodice de folie de aluminiu prin efectele cavitației acustice. Cavitația acustică sau cu ultrasunete este determinată de presiuni ridicate care apar local, temperaturi ridicate și picăturile lor ulterioare care rezultă în diferențele de presiune și temperatură respective, precum și micro-turbulențe intense și micro-jeturi de forfecare ridicată. Aceste forțe cavitaționale afectează limitele suprafeței, promovează transferul în masă și provoacă eroziune. Generatoare de astfel de forțe intense de natură chimică, fizică, termică și mecanică, cavitația cu ultrasunete creează agitația necesară și transferul de masă pentru a rupe structura liantului organic utilizat în bateriile litiu-ion pentru a fixa catodul colectorului / foliei de aluminiu.
În timp ce agitare mecanică, ar fi agitare singur este insuficientă pentru a detașa materialul catodic în mod eficient de la folie de aluminiu, ultrasonicare de înaltă intensitate oferă energia sonochimice necesare și sonomechanical pentru a elimina materialul catodic complet de la colectori. Spre deosebire de agitarea mecanică, cavitația cu ultrasunete generează turbulență intensă, temperaturi și presiuni ridicate la nivel local, precum și agitație, streaming și jeturi lichide, care descompun liantul, de exemplu PVDF sau PTFE, care conectează catodul la folia Al, și erodează suprafața ambelor, catod și al folie. Astfel, liantul dintre ambele materiale este corect dezînsă împiedicând și catod și folie de aluminiu sunt separate în mod eficient.
De exemplu, separarea cu ultrasunete duce la eficiență ridicată a eliminării catodice de 99% folosind N-metil-2-pyrrolidonă (NMP) ca solvent la 70 °C (240 W putere cu ultrasunete, și 90 min timp de procesare cu ultrasunete). Deoarece separarea catodului cu ultrasunete dispersează materialul uniform și previne aglomerații mai mari, procesul ulterior de levigare a metalelor este facilitat.

Levigarea cu ultrasunete a mineralelor

Efectele cavitaționale cu ultrasunete descrise mai sus promovează levigarea metalelor din bateriile uzate, de asemenea. Ultrasonication de mare intensitate nu este folosit numai pentru a recupera minerale în reciclarea bateriei, dar este, de asemenea, adesea utilizat în hidrometalurgie și levigarea minereurilor prețioase (de exemplu, reziduuri miniere). Temperaturile ridicate localizate, presiunile și forțele de forfecare intensifică levigarea metalelor și cresc semnificativ eficiența levigării. În timp ce în punctele fierbinți cavitaționale apar temperaturi foarte extreme localizate de până la 1000 K, condițiile generale de levigare necesită doar o temperatură ușoară de aproximativ 50-60°C. Acest lucru face ca recuperarea cu ultrasunete de metal de energie eficientă și economică.
Levigarea cu ultrasunete a mineralelor din bateriile Li-ion uzate se caracterizează prin rate ridicate de recuperare și eficiență. De exemplu, acidul sulfuric (H2SO4) a fost folosit cu succes ca agent de levigare în prezența peroxidului de hidrogen (H2O2) în timpul recuperării mineralelor cu ultrasunete din catod. Levigarea cu ultrasunete cu acid sulfuric a dus la rate de recuperare de 94,63% pentru cobalt, și 98,62% pentru litiu, respectiv.
Levigare cu ultrasunete cu acid citric organic (C6H8O7· H2O) duce la recuperări foarte mari de cupru și litiu, obținând 96% cupru și aproape 100% litiu din bateriile Li-ion uzate.

Simplu și sigur: Cu ultrasunete Scale-up de la teste de fezabilitate la reciclarea industrială

Echipamente cu ultrasunete de înaltă performanță pentru reciclarea bateriei Li-ion este ușor disponibil pentru banc-top, pilot și instalare industrială. Deoarece separarea catodului cu ultrasunete și levigarea cu ultrasunete a mineralelor din bateriile uzate sunt deja procese stabilite, procesul de la primele studii, optimizarea la cerințele specifice ale procesului și instalarea unui sistem complet industrial de separare cu ultrasunete și/sau levigare este rapid și simplu.

Ultrasonicators de înaltă performanță pentru reciclarea bateriei

Hielscher Ultrasonics furnizează ultrasonicators de înaltă performanță la orice dimensiune și capacitate. Cu UIP16000 (16kW), Hielscher produce cel mai puternic procesor cu ultrasunete din întreaga lume. UIP16000, precum și toate celelalte sisteme industriale cu ultrasunete pot fi ușor clustere la capacitatea de procesare necesară. Toate ultrasonicators Hielscher sunt construite pentru funcționare 24 /7 sub sarcină completă și în medii solicitante.
Hielscher Ultrasonics’ procesoare industriale cu ultrasunete poate oferi amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor de rulat continuu în funcționare 24/7. Pentru amplitudini chiar mai mare, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile.

Sonde cu ultrasunete și sono-reactoare pentru orice volum

Hielscher Ultrasonics gama de produse acoperă întregul spectru de procesoare cu ultrasunete de la ultrasonicators de laborator compact peste bench-top și sisteme pilot la procesoare cu ultrasunete complet industriale, cu capacitatea de a procesa camioane pe oră. Gama completă de produse ne permite să vă oferim cele mai potrivite echipamente cu ultrasunete pentru aplicarea dvs., capacitatea de proces și obiectivele de producție.

Amplitudini controlabile precise pentru rezultate optime

Toate procesoarele cu ultrasunete Hielscher sunt controlabile cu precizie și, prin urmare, cai de lucru de încredere în R&D și producția. Amplitudinea este unul dintre parametrii cruciali ai procesului care influențează eficiența și eficacitatea reacțiilor induse sonochimic și sonomechanic. Toate Hielscher Ultrasonics’ procesoarele permit setarea precisă a amplitudinii. Sonotrodes și coarne de rapel sunt accesorii care permit modificarea amplitudinii într-o gamă și mai largă. Hielscher de procesoare industriale cu ultrasunete poate oferi amplitudini foarte mari și să livreze intensitatea cu ultrasunete necesară pentru aplicații solicitante. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor de rulat continuu în funcționare 24/7.
Setările precise de amplitudine și monitorizarea permanentă a parametrilor procesului cu ultrasunete prin intermediul software-ului inteligent vă oferă posibilitatea de a separa catodul de folia de aluminiu, precum și de a leviga minerale și metale din bateriile li-ion uzate în cele mai eficiente condiții cu ultrasunete. Sonicare optimă pentru cea mai eficientă reciclare a bateriilor Li-ion!
Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la sarcini grele și în medii solicitante. Acest lucru face hielscher de echipamente cu ultrasunete un instrument de lucru de încredere, care îndeplinește cerințele dumneavoastră procesul de reciclare.

Cea mai înaltă calitate – Proiectat și fabricat în Germania

Ca o afacere de familie și administrată de o familie, Hielscher prioritizează cele mai înalte standarde de calitate pentru procesoarele sale cu ultrasunete. Toate ultrasonicators sunt proiectate, fabricate și testate temeinic în sediul nostru din Teltow lângă Berlin, Germania. Robustețea și fiabilitatea echipamentului cu ultrasunete Hielscher face un cal de lucru în producția dumneavoastră. 24/7 funcționarea sub sarcină completă și în medii solicitante este o caracteristică naturală a sondelor și reactoarelor cu ultrasunete de înaltă performanță hielscher.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre: