Ultrazvok omogoča učinkovitejše recikliranje litij-ionskih baterij

Litij je redek in zelo dragocen material, ki je prisoten v visoko zmogljivih baterijah, kot so litij-ionske baterije. Litij je najdragocenejši material, ki se predela pri recikliranju litij-ionskih baterij, vendar so tudi drugi minerali in kovine, kot so kobalt, mangan, nikelj, baker in aluminij, dragocene kovine za predelavo. Ultrazvočna tehnika visoke intenzivnosti se uporablja kot tehnika mešanja in izpiranja z visokim strižjem za ekstrakcijo, odstranjevanje in raztapljanje dragocenih mineralov in kovin iz izrabljenih baterij. Metoda ultrazvočne obdelave je zelo učinkovita, energetsko učinkovita in je na voljo za namestitev v popolnoma komercialne obrate za recikliranje.

Pregled: Postopek recikliranja litij-ionskih baterij

The recycling process of precious metals and materials from spent Li-ion batteries typically involves several steps. Here’s a general overview:

1. Zbiranje in razvrščanje: Izrabljene litij-ionske baterije se zbirajo in razvrščajo glede na njihove vrste in kemije.
2. Razstavljanje: Najprej se plastični pokrov baterije razbije in odstrani. Nato se gola baterija postavi v tekoči dušik, da se nevtralizirajo reaktivne, eksplozivne snovi. Ta korak zagotavlja, da se prepreči nenadno sproščanje vse shranjene energije ter s tem povezan vžig in eksplozija. Nato se baterije razstavijo, da se ločijo različne komponente, kot so katoda, anoda, elektrolit in ohišje.
3. Drobljenje: Razstavljene baterije se razrežejo na manjše koščke, da se poveča površina za nadaljnje procese.
4. Delaminacija elektrod: Pred obdelavo z ekstrakcijo kovin je treba izolirane elektrode, tj. katodo in anodo, nadalje razstaviti. Ker je katodni material na splošno pritrjen na aluminijasto folijo z vezivom, običajno poliviniliden fluoridom (PVDF) ali politetrafluoroetilenom (PTFE), je težko odstraniti katodo in aluminijasto folijo drug od drugega.
5. Kemična obdelava: Zdrobljeni sestavni deli baterije so podvrženi različnim kemičnim obdelavam, da se raztopijo in ločijo različni materiali. To lahko vključuje izpiranje s kislino ali drugimi topili za pridobivanje dragocenih kovin, kot so litij, kobalt, nikelj in baker.
6. Predelava in čiščenje: Raztopljene kovine se nato izločijo iz raztopine s postopki, kot so obarjanje, ekstrakcija s topilom ali elektrokemične metode. Ti koraki pomagajo očistiti in koncentrirati plemenite kovine.

Pridobivanje plemenitih kovin se izboljša z ultrazvočnim razbijanjem

Močni ultrazvok lahko izboljša korake razslojevanja elektrod in izpiranja plemenitih kovin in materialov z intenziviranjem reakcij, s čimer je proces predelave bistveno učinkovitejši. Ultrasonication, to je tehnika, ki uporablja visoko intenzivne ultrazvočne valove za ustvarjanje mehanskih vibracij in akustične kavitacije v tekočem mediju. Močne sile ultrazvočne razglasitve se uporabljajo za izboljšanje procesa recikliranja plemenitih kovin iz izrabljenih litij-ionskih baterij na več načinov:
 

1. Razpad: Ultrasonication razgradi razrezane materiale baterije, tako da nastanejo manjši delci. Manjši delci ponujajo večjo površino, zaradi česar je kemično izpiranje učinkovitejše, kar pomaga pri sproščanju dragocenih kovin.
2. Izboljšano izpiranje: Uporaba ultrazvoka med procesi izpiranja lahko izboljša stik med trdnim materialom in raztopino za izpiranje, kar poveča učinkovitost ekstrakcije kovin. Ultrazvočno izpiranje spodbuja ekstrakcijo kovin in povečuje donos pridobljenih kovin in mineralov, kot so kobalt, mangan, nikelj, baker in aluminij.
3. Izboljšano razslojevanje elektrod: Cilj razslojevanja elektrod med recikliranjem baterij je ločiti različne komponente, kot so elektrode, elektroliti in separatorji, tako da jih je mogoče nadalje obdelati ali reciklirati posamično. Ultrasonication pomaga pri ločevanju in odstranjevanju premazov z elektrode. Sonomehanske sile spodbujajo učinkovito ločevanje plasti elektrod.
4. Pospešene reakcije: Ultrasonication spodbuja hitrejše in temeljitejše mešanje, kar lahko pospeši kemične reakcije med koraki pridobivanja in čiščenja kovin.
5. Zmanjšana poraba energije: Ultrasonication lahko poveča učinkovitost procesa, zmanjša čas in energijo, potrebno za predelavo kovin iz izrabljenih baterij.

 
Ultrasonication lahko igra koristno vlogo pri izboljšanju procesa recikliranja plemenitih kovin in materialov iz izrabljenih litij-ionskih baterij s povečanjem učinkovitosti in učinkovitosti različnih korakov, ki so vključeni v postopek recikliranja.
Procesni koraki ultrazvočnega izpiranja kovin in razslojevanja elektrod se lahko prilagodijo posameznim procesom recikliranja, ki se lahko razlikujejo, saj podjetja, specializirana za recikliranje litij-ionskih baterij, razvijajo in spreminjajo svoje procese do največje učinkovitosti.

Ultrazvočna kavitacija za ločevanje katod

Ultrasonication ločuje katodne materiale od aluminijaste folije z učinki akustične kavitacije. Akustična ali ultrazvočna kavitacija je določena z lokalnimi visokimi tlaki, visokimi temperaturami in njihovimi kasnejšimi padci, kar povzroči ustrezne razlike v tlaku in temperaturi ter intenzivne mikroturbulence in mikro-curke z visokim strižjem. Te kavitacijske sile vplivajo na površinske meje, spodbujajo prenos mase in povzročajo erozijo. Ultrazvočna kavitacija, ki ustvarja tako intenzivne sile kemične, fizikalne, toplotne in mehanske narave, ustvarja potrebno mešanje in prenos mase, da razbije organsko vezivno strukturo, ki se uporablja v litij-ionskih baterijah za pritrditev katode na kolektor? aluminijasto folijo.
Medtem ko mehansko mešanje, kot je samo mešanje, ne zadostuje za učinkovito ločitev katodnega materiala od aluminijaste folije, ultrazvočna obdelava visoke intenzivnosti zagotavlja potrebno sonokemično in sonomehansko energijo za popolno odstranitev katodnega materiala iz kolektorjev. V nasprotju z mehanskim mešanjem ultrazvočna kavitacija ustvarja intenzivne turbulence, lokalno visoke temperature in tlake ter mešanje, pretok in tekoče curke, ki razbijejo vezivo, npr. PVDF ali PTFE, ki povezujejo katodo z Al folijo in erodirajo površino katode in Al folije. S tem se vezivo med obema materialoma pravilno uniči in katoda in aluminijasta folija učinkovito ločita.
Na primer, ultrazvočno ločevanje povzroči visoko učinkovitost odstranjevanja katode 99% z uporabo N-metil-2-pirolidona (NMP) kot topila pri 70 ° C (240 W ultrazvočne moči in 90 min ultrazvočnega časa obdelave). Ker ultrazvočno katodno ločevanje enakomerno razprši material in preprečuje večje aglomerate, je nadaljnji postopek izpiranja kovin olajšan.
Preberite več o ultrazvočnem razslojevanju elektrod, da bi pridobili aktivne materiale in tokovne kolektorske folije!

Ultrazvočno izpiranje mineralov

Zgoraj opisani ultrazvočni kavitacijski učinki spodbujajo tudi izpiranje kovin iz izrabljenih baterij. Ultrazvočna obdelava visoke intenzivnosti se ne uporablja samo za pridobivanje mineralov pri recikliranju baterij, temveč se pogosto uporablja tudi pri hidrometalurgiji in izpiranju dragocenih rud (npr. rudarska jalovina). Visoke lokalizirane temperature, tlaki in strižne sile okrepijo izpiranje kovin in znatno povečajo učinkovitost izpiranja. Medtem ko se v kavitacijskih vročih točkah pojavljajo lokalizirane zelo ekstremne temperature do 1000 K, splošni pogoji izpiranja zahtevajo le blago temperaturo približno 50-60 °C. Zaradi tega je ultrazvočna predelava kovin energetsko učinkovita in ekonomična.
Za ultrazvočno izpiranje mineralov iz izrabljenih Li-ionskih baterij je značilna visoka stopnja predelave in učinkovitost. Na primer, žveplova kislina (H2SO4) je bila uspešno uporabljena kot sredstvo za izpiranje v prisotnosti vodikovega peroksida (H2O2) med ultrazvočnim pridobivanjem mineralov iz katode. Ultrazvočno izpiranje z žveplovo kislino je povzročilo stopnjo predelave 94, 63% za kobalt in 98, 62% za litij.
Ultrazvočno izpiranje z organsko citronsko kislino (C6H8O7· H2O) ima za posledico zelo visoko izkoristek bakra in litija, pri čemer se iz izrabljenih litij-ionskih baterij pridobi 96% bakra in skoraj 100% litija.

Enostavno in varno: ultrazvočno povečanje od preskusov izvedljivosti do industrijskega recikliranja

Visoko zmogljiva ultrazvočna oprema za recikliranje litij-ionskih baterij je na voljo za namizno, pilotno in industrijsko namestitev. Ker sta ultrazvočna katodna ločevanje in ultrazvočno izpiranje mineralov iz izrabljenih baterij že uveljavljena procesa, je postopek od prvih poskusov, optimizacija do vaših specifičnih procesnih zahtev in namestitev popolnoma industrijskega ultrazvočnega ločevanja in? ali izpiranja hiter in preprost.
Preberite več o prednostih ultrazvočnega izpiranja za trajnostno recikliranje baterij in mestno rudarstvo!

Visoko zmogljivi ultrazvočni aparati za recikliranje baterij

Hielscher Ultrasonics dobavlja visoko zmogljive ultrazvočne aparate vseh velikosti in zmogljivosti. Z UIP16000 (16kW) Hielscher proizvaja najmočnejši ultrazvočni procesor na svetu. UIP16000 kot tudi vsi drugi industrijski ultrazvočni sistemi se lahko enostavno združijo na zahtevano zmogljivost obdelave. Vsi Hielscher ultrazvočni aparati so izdelani za 24/7 delovanje pri polni obremenitvi in v zahtevnih okoljih.
Hielscher Ultrasonics’ Industrijski ultrazvočni procesorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode.

Ultrazvočne sonde in sono-reaktorji za poljuben volumen

Paleta izdelkov Hielscher Ultrasonics zajema celoten spekter ultrazvočnih procesorjev od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav preko namiznih in pilotnih sistemov do popolnoma industrijskih ultrazvočnih procesorjev z zmogljivostjo obdelave tovornjakov na uro. Celotna paleta izdelkov nam omogoča, da vam ponudimo najprimernejšo ultrazvočno opremo za vašo aplikacijo, procesno zmogljivost in proizvodne cilje.

Natančno nadzorovane amplitude za optimalne rezultate

Vsi Hielscher ultrazvočni procesorji so natančno nadzorovani in s tem zanesljivi delovni konji v R&D in produkcija. Amplituda je eden ključnih procesnih parametrov, ki vplivajo na učinkovitost in uspešnost sonokemično in sonomahansko povzročenih reakcij. Vsi Hielscher ultrazvočni’ processors allow for the precise setting of the amplitude. Sonotrodes and booster horns are accessories that allow to modify the amplitude in an even wider range. Hielscher’s industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes and deliver the required ultrasonic intensity for demanding applications. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation.
Natančne nastavitve amplitude in stalno spremljanje ultrazvočnih procesnih parametrov s pametno programsko opremo vam omogočajo, da ločite katodo od aluminijaste folije, kot tudi za izpiranje mineralov in kovin iz izrabljenih Li-ion baterij v najučinkovitejših ultrazvočnih pogojih. Optimalna ultrazvočna obdelava za najučinkovitejše recikliranje litij-ionskih baterij!
Robustnost Hielscher ultrssonicatorjev omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih. Zaradi tega so Hielscher sonicatorji zanesljivo delovno orodje, ki izpolnjuje vaše zahteve glede postopka recikliranja.

Najvišja kakovost – Zasnovano in izdelano v Nemčiji

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance ultrasonic probes and reactors.

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:

Dejstva, ki jih je vredno vedeti

Kaj so litij-ionske baterije?

Litij-ionska baterija, tudi Li-ionska baterija, je vrsta polnilne baterije. V primerjavi z baterijami na osnovi svinca in niklja litij-ionske naprave uporabljajo katodo, anodo in elektrolit kot prevodnik.
Kot vse baterije, Li-ionske baterije shranjujejo kemično energijo, ki se nato pretvori v električno energijo, da zagotovi statični električni naboj za moč.
Litij-ionske baterije se običajno uporabljajo za prenosno elektroniko, kot so prenosni računalniki, pametni telefoni in električna vozila. Uporaba litij-ionskih baterij vzbuja tudi vse večje zanimanje vojaških in vesoljskih podjetij.