Ультразвук повышает эффективность переработки литий-ионных аккумуляторов

Литий является дефицитным и очень ценным материалом, присутствующим в высокопроизводительных аккумуляторах, таких как литий-ионные аккумуляторы. Литий является наиболее ценным материалом, который восстанавливается при переработке литий-ионных аккумуляторов, но также другие минералы и металлы, такие как кобальт, марганец, никель, медь и алюминий, являются ценными металлами для восстановления. Ультразвук высокой интенсивности используется в качестве метода перемешивания и выщелачивания с большим сдвигом для извлечения, удаления и растворения ценных минералов и металлов из отработанных батарей. Метод ультразвуковой обработки отличается высокой эффективностью, энергоэффективностью и легко доступен для установки на полностью коммерческих предприятиях по переработке.

Обзор: Процесс переработки литий-ионных аккумуляторов

Процесс переработки драгоценных металлов и материалов из отработанных литий-ионных аккумуляторов обычно включает в себя несколько этапов. Вот общий обзор:

1. Сбор и сортировка: Отработанные литий-ионные аккумуляторы собираются и сортируются в зависимости от их типов и химического состава.
2. Разборка: Сначала пластиковая крышка аккумулятора разбивается и снимается. После этого голая батарея помещается в жидкий азот для нейтрализации реактивных, взрывоопасных веществ. Этот шаг гарантирует, что произойдет внезапное высвобождение всей накопленной энергии и последующее возгорание и взрыв, связанные с этим. Затем батареи разбираются, чтобы разделить различные компоненты, такие как катод, анод, электролит и корпус.
3. Измельчения: Разобранные батареи измельчаются на более мелкие кусочки, чтобы увеличить площадь поверхности для последующих процессов.
4. Расслоение электродов: Перед обработкой методом извлечения металлов изолированные электроды, т.е. катод и анод, должны быть дополнительно разобраны. Поскольку катодный материал обычно приклеивается к алюминиевой фольге с помощью связующего, обычно поливинилиденфторида (ПВДФ) или политетрафторэтилена (ПТФЭ), удаление катода и алюминиевой фольги друг от друга представляет собой сложную задачу.
5. Химическая обработка: Измельченные компоненты аккумулятора подвергаются различным химическим обработкам для растворения и разделения различных материалов. Это может включать выщелачивание кислотой или другими растворителями для извлечения ценных металлов, таких как литий, кобальт, никель и медь.
6. Восстановление и очищение: Затем растворенные металлы извлекаются из раствора с помощью таких процессов, как осаждение, экстракция растворителем или электрохимические методы. Эти шаги помогают очистить и сконцентрировать драгоценные металлы.

Извлечение драгоценных металлов улучшено за счет ультразвуковой обработки

Мощный ультразвук может улучшить этапы расслоения электродов и выщелачивания драгоценных металлов и материалов за счет интенсификации реакций, тем самым значительно повышая эффективность процесса восстановления. Ультразвуковое исследование — это метод, при котором используются ультразвуковые волны высокой интенсивности для создания механических колебаний и акустической кавитации в жидкой среде. Сильные силы ультразвука используются для улучшения процесса переработки драгоценных металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов несколькими способами:
 

1. Распад: Ультразвук разрушает измельченные материалы батареи, что приводит к образованию более мелких частиц. Более мелкие частицы имеют большую площадь поверхности, что делает химическое выщелачивание более эффективным, способствуя высвобождению ценных металлов.
2. Улучшенное выщелачивание: Применение ультразвука в процессах выщелачивания может усилить контакт между твердым материалом и раствором для выщелачивания, повышая эффективность извлечения металла. Ультразвуковое выщелачивание способствует извлечению металлов и увеличивает выход извлеченных металлов и минералов, таких как кобальт, марганец, никель, медь и алюминий.
3. Улучшенное расслоение электродов: Целью расслоения электродов во время переработки аккумуляторов является разделение различных компонентов, таких как электроды, электролиты и сепараторы, чтобы их можно было дополнительно перерабатывать или перерабатывать по отдельности. Ультразвуковое исследование способствует отсоединению и удалению покрытий с электрода. Сономеханические силы способствуют эффективному разделению слоев электродов.
4. Ускоренные реакции: Ультразвуковое исследование способствует более быстрому и тщательному перемешиванию, что может ускорить химические реакции на этапах восстановления и очистки металлов.
5. Снижение энергопотребления: Ультразвуковая технология может повысить эффективность процесса, сокращая время и энергию, необходимые для извлечения металла из отработанных батарей.

 
Ультразвуковое исследование может сыграть полезную роль в улучшении процесса переработки драгоценных металлов и материалов из отработанных литий-ионных аккумуляторов за счет повышения эффективности и результативности различных этапов процесса переработки.
Технологические этапы ультразвукового выщелачивания металлов и расслоения электродов могут быть адаптированы к отдельным процессам переработки, которые могут варьироваться по мере того, как компании, специализирующиеся на переработке литий-ионных аккумуляторов, разрабатывают и модифицируют свои процессы для достижения максимальной эффективности.

Ультразвуковая кавитация для разделения катодов

Ультразвуковое воздействие отделяет катодные материалы от алюминиевой фольги под действием акустической кавитации. Акустическая или ультразвуковая кавитация определяется локально возникающими высокими давлениями, высокими температурами и их последующими падениями, приводящими к соответствующим перепадам давления и температуры, а также интенсивными микротурбулентностями и микроструями с большим сдвигом. Эти кавитационные силы влияют на границы поверхности, способствуют массопереносу и вызывают эрозию. Создавая такие интенсивные силы химической, физической, термической и механической природы, ультразвуковая кавитация создает необходимое перемешивание и массоперенос для разрушения структуры органического связующего, используемого в литий-ионных батареях для фиксации катода на коллекторе / алюминиевой фольге.
В то время как механическое перемешивание, такое как перемешивание, недостаточно для эффективного отделения катодного материала от алюминиевой фольги, высокоинтенсивное ультразвуковое воздействие обеспечивает необходимую сонохимическую и сономеханическую энергию для полного удаления катодного материала из коллекторов. В отличие от механического перемешивания, ультразвуковая кавитация создает интенсивные турбулентности, локально высокие температуры и давления, а также перемешивание, струи и струи жидкости, которые разрушают связующее, например, ПВДФ или ПТФЭ, соединяющее катод с алюминиевой фольгой, и разрушают поверхность как катода, так и алюминиевой фольги. Таким образом, связующее вещество между обоими материалами должным образом разрушается, а катод и алюминиевая фольга эффективно разделяются.
Например, ультразвуковая сепарация приводит к высокой эффективности удаления катодов на 99% с использованием N-метил-2-пирролидона (NMP) в качестве растворителя при 70°C (ультразвуковая мощность 240 Вт и время ультразвуковой обработки 90 минут). Поскольку ультразвуковая катодная сепарация равномерно диспергирует материал и предотвращает разрастание агломератов, последующий процесс выщелачивания металла облегчается.
Узнайте больше о расслаивании ультразвуковых электродов для восстановления активных веществ и фольги токосъемников!

Ультразвуковое выщелачивание минералов

Описанные выше ультразвуковые кавитационные эффекты также способствуют выщелачиванию металлов из отработанных аккумуляторов. Высокоинтенсивное ультразвуковое излучение используется не только для извлечения минералов при переработке аккумуляторов, но также часто используется в гидрометаллургии и выщелачивании ценных руд (например, хвостов горнодобывающей промышленности). Высокие локализованные температуры, давления и силы сдвига усиливают выщелачивание металла и значительно повышают эффективность выщелачивания. В то время как в кавитационных горячих точках возникают локальные очень экстремальные температуры до 1000 К, общие условия выщелачивания требуют лишь умеренной температуры около 50-60°С. Это делает ультразвуковое извлечение металлов энергоэффективным и экономичным.
Ультразвуковое выщелачивание минералов из отработанных литий-ионных аккумуляторов отличается высокими показателями восстановления и эффективностью. Например, серная кислота (H2SO4) была успешно использована в качестве выщелачивающего агента в присутствии перекиси водорода (H2O2) при ультразвуковом извлечении минералов из катода. В результате ультразвукового выщелачивания серной кислотой коэффициент извлечения составил 94,63% для кобальта и 98,62% для лития соответственно.
Ультразвуковое выщелачивание с использованием органической лимонной кислоты (C6H8O7· H2O) приводит к очень высокому извлечению меди и лития, получая 96% меди и почти 100% лития из отработанных литий-ионных аккумуляторов.

Просто и безопасно: ультразвуковое масштабирование от технико-экономических испытаний до промышленной переработки

Высокопроизводительное ультразвуковое оборудование для переработки литий-ионных аккумуляторов легко доступно для настольной, пилотной и промышленной установки. Поскольку ультразвуковая катодная сепарация и ультразвуковое выщелачивание минералов из отработанных батарей уже являются налаженными процессами, процесс от первых испытаний, оптимизации в соответствии с вашими конкретными технологическими требованиями и установки полностью промышленной системы ультразвуковой сепарации и/или выщелачивания является быстрым и простым.
Узнайте больше о преимуществах ультразвукового выщелачивания для экологичной переработки аккумуляторов и добычи полезных ископаемых в городах!

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для переработки аккумуляторов

Hielscher Ultrasonics поставляет высокопроизводительные ультразвуковые аппараты любого размера и производительности. С UIP16000 (16 кВт) Hielscher производит самый мощный ультразвуковой процессор в мире. В UIP16000, как и во всех других промышленных ультразвуковых системах, можно легко кластеризовать до требуемой производительности. Все ультразвуковые аппараты Hielscher рассчитаны на работу в режиме 24/7 при полной нагрузке и в сложных условиях.
Hielscher Ultrasonics’ Промышленные ультразвуковые процессоры могут обеспечивать очень высокую амплитуду. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды.

Ультразвуковые зонды и сонореакторы для любого объема

Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр ультразвуковых процессоров от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов до настольных и пилотных систем до полностью промышленных ультразвуковых процессоров с производительностью обработки грузовых автомобилей в час. Полный ассортимент продукции позволяет нам предложить Вам наиболее подходящее ультразвуковое оборудование для Вашего применения, производственной мощности и производственных целей.

Точно контролируемые амплитуды для достижения оптимальных результатов

Все ультразвуковые процессоры Hielscher являются точно управляемыми и, следовательно, надежными рабочими лошадками в R&D и продакшн. Амплитуда является одним из важнейших параметров процесса, влияющих на эффективность и результативность сонохимических и сономеханически индуцированных реакций. Все ультразвуковые аппараты Hielscher’ Процессоры позволяют точно настраивать амплитуду. Сонотроды и бустерные рупоры – это аксессуары, которые позволяют изменять амплитуду в еще более широком диапазоне. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут обеспечивать очень высокую амплитуду и необходимую интенсивность ультразвука для требовательных приложений. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7.
Точные настройки амплитуды и постоянный мониторинг параметров ультразвукового процесса с помощью интеллектуального программного обеспечения дают возможность отделять катод от алюминиевой фольги, а также выщелачивать минералы и металлы из отработанных литий-ионных аккумуляторов в наиболее эффективных ультразвуковых условиях. Оптимальная ультразвук для наиболее эффективной утилизации литий-ионных аккумуляторов!
Надежность ультрсоновиков Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях эксплуатации и в сложных условиях. Это делает ультразвуковые аппараты Hielscher надежным рабочим инструментом, отвечающим вашим требованиям к процессу переработки.

Высочайшее качество – Разработано и произведено в Германии

Будучи семейным предприятием, Hielscher отдает приоритет высочайшим стандартам качества своих ультразвуковых процессоров. Все ультразвуковые аппараты спроектированы, изготовлены и тщательно протестированы в нашем головном офисе в Тельтове недалеко от Берлина, Германия. Прочность и надежность ультразвукового оборудования Hielscher делают его рабочей лошадкой на вашем производстве. Работа в режиме 24/7 при полной нагрузке и в сложных условиях является естественной характеристикой высокопроизводительных ультразвуковых зондов и реакторов Hilcher.

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:

Факты, которые стоит знать

Что такое литий-ионные аккумуляторы?

Литий-ионный аккумулятор, также литий-ионный аккумулятор, является разновидностью аккумуляторной батареи. В отличие от аккумуляторов на основе свинца и никеля, в литий-ионных устройствах в качестве проводника используются катод, анод и электролит.
Как и все аккумуляторы, литий-ионные аккумуляторы накапливают химическую энергию, которая затем преобразуется в электрическую энергию для обеспечения статического электрического заряда для питания.
Литий-ионные аккумуляторы обычно используются для портативной электроники, такой как ноутбуки, смартфоны, а также электромобили. Применение литий-ионных аккумуляторов также вызывает растущий интерес со стороны военных и аэрокосмических компаний.