Ултразвук чини рециклирање литијум-јонских батерија ефикаснијим

Литијум је оскудан и веома вредан материјал присутан у батеријама високих перформанси, као што су Ли-јонске батерије. Литијум је највреднији материјал који се обнавља у рециклажи литијум-јонских батерија, али и други минерали и метали као што су кобалт, манган, никл, бакар и алуминијум су вредни метали за опоравак. Ултразвук високог интензитета се користи као техника мешања и лужења са високим смицањем за екстракцију, уклањање и растварање вредних минерала и метала из истрошених батерија. Метода соникације је веома ефикасна, енергетски ефикасна и лако је доступна за уградњу у потпуно комерцијалне објекте за рециклажу.

Преглед: Процес рециклирања литијум-јонских батерија

Процес рециклаже племенитих метала и материјала из истрошених Ли-јонских батерија обично укључује неколико корака. Ево општег прегледа:

1. Сакупљање и сортирање: Истрошене Ли-јонске батерије се прикупљају и сортирају на основу њихових врста и хемије.
2. Демонтажа: Прво, пластични поклопац батерије се разбије и уклони. Након тога, гола батерија се ставља у течни азот како би се неутралисале реактивне, експлозивне супстанце. Овај корак осигурава да се спречи изненадно ослобађање све ускладиштене енергије и накнадно паљење и експлозија. Затим се батерије растављају да би се одвојиле различите компоненте, као што су катода, анода, електролит и кућиште.
3. уситњавање: Растављене батерије се исецкају на мање комаде како би се повећала површина за наредне процесе.
4. Делминација електроде: Пре обраде метала екстракцијом, изоловане електроде, односно катода и анода, морају се додатно раставити. Пошто је материјал катоде генерално причвршћен за алуминијумску фолију помоћу везива, обично поливинилиден флуорида (ПВДФ) или политетрафлуороетилена (ПТФЕ), тежак је задатак уклонити катоду и алуминијумску фолију једно од другог.
5. Хемијски третман: Уситњене компоненте батерије пролазе кроз различите хемијске третмане како би се растворили и одвојили различити материјали. Ово може укључивати испирање киселином или другим растварачима за екстракцију вредних метала као што су литијум, кобалт, никл и бакар.
6. Опоравак и пречишћавање: Растворени метали се затим извлаче из раствора кроз процесе као што су преципитација, екстракција растварачем или електрохемијске методе. Ови кораци помажу у пречишћавању и концентрацији племенитих метала.

Опоравак драгоцених метала побољшан ултразвуком

Снажни ултразвук може побољшати кораке раздвајања електрода и испирања племенитих метала и материјала интензивирањем реакција, чинећи тако процес опоравка знатно ефикаснијим. Ултразвук, то је техника која користи ултразвучне таласе високог интензитета за стварање механичких вибрација и акустичне кавитације у течном медију. Јаке силе ултразвука се користе за побољшање процеса рециклаже племенитих метала из истрошених Ли-ион батерија на неколико начина:
 

1. Распад: Ултрасоницатион разбија уситњене материјале батерија тако да се стварају мање честице. Мање честице нуде већу површину што чини хемијско испирање ефикаснијим, помажући у ослобађању вредних метала.
2. Побољшано испирање: Примена ултразвучне обраде током процеса лужења може побољшати контакт између чврстог материјала и раствора за лужење, повећавајући ефикасност екстракције метала. Ултразвучно лужење подстиче екстракцију метала и повећава принос добијених метала и минерала као што су кобалт, манган, никл, бакар и алуминијум.
3. Побољшано раздвајање електрода: Циљ раслојавања електрода током рециклирања батерија је да се раздвоје различите компоненте, као што су електроде, електролити и сепаратори, тако да се могу даље обрадити или рециклирати појединачно. Ултразвук помаже у одвајању и уклањању премаза са електроде. Сономеханичке силе промовишу ефикасно одвајање слојева електрода.
4. Убрзане реакције: Ултрасоницатион промовише брже и темељније мешање, што може убрзати хемијске реакције током корака опоравка метала и пречишћавања.
5. Смањена потрошња енергије: Ултразвук може побољшати ефикасност процеса, смањујући време и енергију потребну за опоравак метала из истрошених батерија.

 
Ултразвук може играти корисну улогу у побољшању процеса рециклаже племенитих метала и материјала из истрошених Ли-јонских батерија повећањем ефикасности и ефикасности различитих корака укључених у процес рециклаже.
Кораци процеса ултразвучног лужења метала и деламинације електрода могу се прилагодити појединачним процесима рециклаже, који могу варирати како компаније специјализоване за рециклажу литијум-јонских батерија развијају и модификују своје процесе до највеће ефикасности.

Ултразвучна кавитација за одвајање катода

Ултразвучна обрада одваја катодне материјале од алуминијумске фолије ефектима акустичне кавитације. Акустична или ултразвучна кавитација је одређена локалним високим притисцима, високим температурама и њиховим каснијим падовима који резултирају одговарајућим разликама притиска и температуре, као и интензивним микро-турбуленцијама и микро-млазовима високог смицања. Ове кавитационе силе утичу на површинске границе, промовишу пренос масе и узрокују ерозију. Генеришући тако интензивне силе хемијске, физичке, термичке и механичке природе, ултразвучна кавитација ствара потребну агитацију и пренос масе да разбије структуру органског везива која се користи у литијум-јонским батеријама за фиксирање катоде за колектор/алуминијумску фолију.
Док је механичко мешање, као што је само мешање, недовољно да се материјал катоде ефикасно одвоји од алуминијумске фолије, ултразвук високог интензитета обезбеђује потребну сонохемијску и сономеханичку енергију за потпуно уклањање катодног материјала из колектора. За разлику од механичког мешања, ултразвучна кавитација ствара интензивне турбуленције, локално високе температуре и притиске, као и мешање, струјање и млазове течности, који разбијају везиво, нпр. ПВДФ или ПТФЕ, који повезују катоду са Ал фолијом, и еродирају површина оба, катоде и Ал фолије. Тиме се везиво између оба материјала правилно разара и катода и алуминијумска фолија се ефикасно раздвајају.
На пример, ултразвучно одвајање резултира високом ефикасношћу уклањања катоде од 99% коришћењем Н-метил-2-пиролидона (НМП) као растварача на 70°Ц (240 В ултразвучна снага и 90 мин време ултразвучне обраде). Пошто ултразвучно катодно одвајање равномерно диспергује материјал и спречава веће агломерате, накнадни процес лужења метала је олакшан.
Прочитајте више о ултразвучном раслојавању електрода у циљу обнављања активних материјала и фолија за колекторе струје!

Ултразвучно лужење минерала

Горе описани ултразвучни кавитациони ефекти такође промовишу испирање метала из истрошених батерија. Ултразвук високог интензитета се не користи само за обнављање минерала у рециклажи батерија, већ се такође често користи у хидрометалургији и испирању драгоцених руда (нпр. рударска јаловина). Високе локализоване температуре, притисци и силе смицања интензивирају лужење метала и значајно повећавају ефикасност испирања. Док се у кавитационим жариштима јављају локализоване веома екстремне температуре до 1000 К, укупни услови испирања захтевају само благу температуру од цца. 50-60°Ц. Ово чини ултразвучни опоравак метала енергетски ефикасним и економичним.
Ултразвучно испирање минерала из истрошених Ли-јонских батерија карактерише висока стопа опоравка и ефикасност. На пример, сумпорна киселина (Х2СО4) је успешно коришћена као средство за лужење у присуству водоник пероксида (Х2О2) током ултразвучног извлачења минерала са катоде. Ултразвучно лужење сумпорном киселином резултирало је стопом опоравка од 94,63% за кобалт, односно 98,62% за литијум.
Ултразвучно лужење органском лимунском киселином (Ц6Х8О7·Х2О) доводи до веома високог искоришћења бакра и литијума, добијајући 96% бакра и скоро 100% литијума из истрошених Ли-јонских батерија.

Једноставно и безбедно: Ултразвучно повећање од тестова изводљивости до индустријског рециклирања

Ултразвучна опрема високих перформанси за рециклажу литијум-јонских батерија је лако доступна за столну, пилотску и индустријску инсталацију. Пошто су ултразвучно катодно одвајање и ултразвучно лужење минерала из истрошених батерија већ успостављени процеси, процес од првих испитивања, оптимизације према вашим специфичним захтевима процеса и инсталирања потпуно индустријског ултразвучног система за одвајање и/или лужење је брз и једноставан.
Прочитајте више о предностима ултразвучног испирања за одрживо рециклирање батерија и урбано рударство!

Ултрасоникатори високих перформанси за рециклажу батерија

Хиелсцхер Ултрасоницс снабдева ултрасоникаторе високих перформанси било које величине и капацитета. Са УИП16000 (16кВ), Хиелсцхер производи најмоћнији ултразвучни процесор на свету. УИП16000 као и сви други индустријски ултразвучни системи могу се лако групирати до потребног капацитета обраде. Сви Хиелсцхер ултрасоникатори су направљени за 24/7 рад под пуним оптерећењем иу захтевним окружењима.
Hielscher Ultrasonics’ индустријски ултразвучни процесори могу да испоруче веома велике амплитуде. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету у раду 24/7. За још веће амплитуде, доступне су прилагођене ултразвучне сонотроде.

Ултразвучне сонде и сонореактори за било коју запремину

Асортиман производа Хиелсцхер Ултрасоницс покрива читав спектар ултразвучних процесора од компактних лабораторијских ултразвучних уређаја преко столних и пилот система до потпуно индустријских ултразвучних процесора са капацитетом за обраду камиона на сат. Комплетан асортиман производа нам омогућава да вам понудимо најприкладнију ултразвучну опрему за вашу примену, капацитет процеса и производне циљеве.

Прецизно контролисане амплитуде за оптималне резултате

Сви Хиелсцхер ултразвучни процесори су прецизно контролисани и тиме поуздани радни коњи у Р&Д и производња. Амплитуда је један од кључних параметара процеса који утичу на ефикасност и ефективност сонохемијски и сономеханички изазваних реакција. Алл Хиелсцхер Ултрасоницс’ процесори омогућавају прецизно подешавање амплитуде. Сонотроде и бустер рогови су додаци који омогућавају модификацију амплитуде у још ширем опсегу. Хиелсцхер-ови индустријски ултразвучни процесори могу да испоруче веома високе амплитуде и испоруче потребан ултразвучни интензитет за захтевне примене. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету у раду 24/7.
Прецизна подешавања амплитуде и трајно праћење параметара ултразвучног процеса путем паметног софтвера дају вам могућност да одвојите катоду од алуминијумске фолије, као и да излужите минерале и метале из истрошених Ли-јонских батерија под најефикаснијим ултразвучним условима. Оптимална соникација за најефикасније рециклирање Ли-јонских батерија!
Робусност Хиелсцхер ултрасоникатора омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима. Ово чини соникатори Хиелсцхер поузданим радним алатом који испуњава ваше захтеве процеса рециклирања.

Највиши квалитет – Дизајниран и произведен у Немачкој

Као породично предузеће које је у породичном власништву, Хиелсцхер даје приоритет највишим стандардима квалитета за своје ултразвучне процесоре. Сви ултрасоникатори су дизајнирани, произведени и темељно тестирани у нашем седишту у Телтову близу Берлина, Немачка. Робусност и поузданост Хиелсцхерове ултразвучне опреме чине је радним коњем у вашој производњи. Рад 24/7 под пуним оптерећењем иу захтевним окружењима је природна карактеристика Хиелсцхерових ултразвучних сонди и реактора високих перформанси.

Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:

Чињенице које вреди знати

Шта су литијум-јонске батерије?

Литијум-јонска батерија, такође Ли-јонска батерија, је врста пуњиве батерије. У поређењу са батеријама на бази олова и никла, литијум-јонски уређаји користе катоду, аноду и електролит као проводник.
Као и све батерије, литијум-јонске батерије складиште хемијску енергију, која се затим претвара у електричну енергију како би обезбедила статички електрични набој за напајање.
Литијум-јонске батерије се обично користе за преносиву електронику као што су лаптопови, паметни телефони, као и електрична возила. Примена Ли-јонских батерија такође изазива све веће интересовање војних и ваздухопловних компанија.