Ultrasonics สำหรับการรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

  • แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าเป็นเพียงแค่ตอนนี้มาสู่ตลาดมวลชนและด้วยความสามารถในการรีไซเคิลต้องได้รับการพัฒนา
  • การกรองด้วยอัลตราโซนิคเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในการกู้โลหะเช่น Li, Mg, Co, Ni เป็นต้นจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แล้ว
  • ระบบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรม Hielscher สําหรับการใช้งานชะล้างมีความน่าเชื่อถือและแข็งแกร่งและสามารถรวมเข้ากับโรงงานรีไซเคิลที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย

การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะไฟฟ้า (EV), แล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือ ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แล้วเป็นการท้าทายในปัจจุบันเกี่ยวกับการจัดการขยะและการรีไซเคิล แบตเตอรี่เป็นโปรแกรมควบคุมต้นทุนที่สำคัญสำหรับ EVs และการกำจัดของพวกเขามีราคาแพงเกินไป การผลักดันด้านสิ่งแวดล้อมและการประหยัดสำหรับลูปรีไซเคิลที่ปิดเนื่องจากเสียแบตเตอรี่มีวัสดุที่มีค่าและช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
การรีไซเคิลแบตเตอรี่ Li-ion กำลังเติบโตขึ้นในภาคอุตสาหกรรมที่เฟื่องฟูเพื่อให้แน่ใจได้ถึงความพร้อมใช้งานของโลหะที่มีอยู่ในแผ่นดินและส่วนประกอบแบตเตอรี่อื่น ๆ ในอนาคตและเพื่อลดต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อมในการทำเหมือง

ขอข้อมูล





Hielscher's ultrasonicators are reliable and robust systems for the leaching of metals.

โปรเซสเซอร์ล้ำเสียง 48 กิโลวัตต์
สำหรับการใช้งานที่ต้องการเช่นการชะล้างโลหะ

Pyrometallurgical และ Hydrometallurgical Recycling vs Ultrasonic Battery Recycling

ด้านล่างเราเปรียบเทียบวิธีการทั่วไปของกระบวนการ pyrometallurgical และ hydrometallurgical กับเทคนิคการชะล้างอัลตราโซนิกเกี่ยวกับข้อดีและข้อเสีย

ข้อเสียของการรีไซเคิลแบตเตอรี่ทั่วไป

วิธีการแบบดั้งเดิมที่ใช้สําหรับการรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ได้แก่ กระบวนการ pyrometallurgical และ hydrometallurgical
 
วิธีการ Pyrometallurgical เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูงเช่นการถลุงหรือการเผา แบตเตอรี่อยู่ภายใต้ความร้อนสูงทําให้ส่วนประกอบอินทรีย์ไหม้และส่วนประกอบโลหะที่เหลือจะถูกละลายและแยกออกจากกัน อย่างไรก็ตามวิธีการเหล่านี้มีข้อเสียบางประการ:

  • ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: กระบวนการ Pyrometallurgical ปล่อยมลพิษและมลพิษที่เป็นอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศทําให้เกิดมลพิษทางอากาศและอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ
  • การสูญเสียวัสดุ: กระบวนการที่มีอุณหภูมิสูงอาจส่งผลให้สูญเสียวัสดุและโลหะที่มีค่าเนื่องจากการย่อยสลายด้วยความร้อนซึ่งช่วยลดอัตราการกู้คืนโดยรวม
  • ใช้พลังงานมาก: วิธีการเหล่านี้มักต้องการการป้อนพลังงานที่สําคัญซึ่งจะเพิ่มต้นทุนการดําเนินงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

 
วิธีการ Hydrometallurgical เกี่ยวข้องกับการชะล้างสารเคมีเพื่อละลายส่วนประกอบแบตเตอรี่และสกัดโลหะมีค่า ในขณะที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าวิธีการ pyrometallurgical ไฮโดรเมทัลลูร์จีมีข้อเสียของตัวเอง:

  • การใช้สารเคมี: กรดแก่หรือสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอื่น ๆ เป็นสิ่งจําเป็นสําหรับการชะล้างซึ่งทําให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับการจัดการสารเคมีการจัดการของเสียและการปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้น
  • ความท้าทายในการคัดเลือก: การชะล้างโลหะที่ต้องการอาจเป็นเรื่องยากซึ่งนําไปสู่อัตราการกู้คืนที่ลดลงและการสูญเสียทรัพยากรที่มีค่า

 

ข้อดีของการชะล้างแบตเตอรี่อัลตราโซนิกมากกว่าเทคนิคทั่วไป

เมื่อเปรียบเทียบกับทั้งสองเทคนิคการรีไซเคิล pyrometallurgical และ hydrometallurgical เทคนิคการรีไซเคิลแบตเตอรี่อัลตราโซนิก outcompetes เนื่องจากข้อดีหลายประการ:

  1. ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น: อัลตราโซนิก sonication สามารถเร่งการสลายของวัสดุแบตเตอรี่ส่งผลให้เวลาการประมวลผลสั้นลงและประสิทธิภาพโดยรวมสูงขึ้น
  2. ปรับปรุงอัตราการกู้คืน: การประยุกต์ใช้การควบคุมของ cavitation อัลตราโซนิกช่วยเพิ่มการสลายของส่วนประกอบแบตเตอรี่เพิ่มอัตราการกู้คืนของโลหะมีค่า
  3. เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม: การรีไซเคิลอัลตราโซนิกช่วยลดการพึ่งพาอุณหภูมิสูงและสารเคมีที่รุนแรงลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและลดการปล่อยมลพิษ
  4. การชะล้างแบบเลือก: การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ที่ควบคุมได้ช่วยให้สามารถทําลายส่วนประกอบเฉพาะภายในแบตเตอรี่ได้อย่างตรงเป้าหมายโดยแยกออกจากกันอย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากสารประกอบแบตเตอรี่ที่รีไซเคิลได้ที่แตกต่างกันจะถูกลบออกละลายภายใต้ความเข้มของอัลตราโซนิกที่เฉพาะเจาะจงพารามิเตอร์การประมวลผลที่ปรับให้เหมาะสมจึงอนุญาตให้มีการชะล้างวัสดุแต่ละชนิด สิ่งนี้อํานวยความสะดวกในการแยกโลหะและวัสดุที่มีค่าอย่างมีประสิทธิภาพ
  5. ลดการใช้พลังงาน: เมื่อเทียบกับทั้งสองอย่าง hydrometallurgical และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับวิธีการ pyrometallurgical การรีไซเคิลอัลตราโซนิกโดยทั่วไปจะประหยัดพลังงานมากขึ้นซึ่งนําไปสู่ต้นทุนการดําเนินงานที่ลดลงและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
  6. ความสามารถในการปรับขนาดและความยืดหยุ่น: ระบบอัลตราโซนิกสามารถปรับขนาดขึ้นหรือลงได้อย่างง่ายดายเพื่อรองรับขนาดแบตเตอรี่และกําลังการผลิตที่หลากหลาย นอกจากนี้เครื่องอัลตราโซนิกสําหรับการรีไซเคิลแบตเตอรี่สามารถรวมเข้ากับโรงงานรีไซเคิลแบตเตอรี่ที่มีอยู่แล้วได้อย่างง่ายดาย พร้อมใช้งานที่เครื่องชั่งพลังงานต่างๆและอุปกรณ์เสริมที่ตรงกันเช่นโพรบอัลตราโซนิกและเครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลเครื่องอัลตราโซนิกสามารถจัดการส่วนประกอบแบตเตอรี่ขนาดต่างๆและกําลังการผลิตให้ความสามารถในการปรับขนาดและการปรับตัวในกระบวนการรีไซเคิล
  7. บูรณาการการทํางานร่วมกัน: การชะล้างอัลตราโซนิกสามารถรวมเข้ากับสายการรีไซเคิลแบตเตอรี่ไฮโดรเมทัลลูร์จิคัลที่มีอยู่เพื่อเพิ่มความเข้มข้นและปรับปรุงการชะล้างไฮโดรเมทัลลูร์จิคัลของโลหะมีค่าและวัสดุจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แล้ว

โดยรวมแล้วการรีไซเคิลแบตเตอรี่อัลตราโซนิกแสดงให้เห็นว่าเป็นวิธีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมีประสิทธิภาพและเลือกสรรมากขึ้นเมื่อเทียบกับวิธีการ pyrometallurgical และ hydrometallurgical แบบดั้งเดิม

 

ที่มีประสิทธิภาพอัลตราซาวด์ Cavitation ที่ Hielscher Cascatrode

ที่มีประสิทธิภาพอัลตราซาวด์ Cavitation ที่ Hielscher Cascatrode

 

ขอข้อมูล





การชะล้างอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสําหรับการกู้คืนโลหะจากแบตเตอรี่ที่ใช้แล้ว

การสกัดด้วยอัลตราโซนิคและการสกัดด้วยโลหะสามารถนำมาใช้กับกระบวนการรีไซเคิลของแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (เช่นจากแล็ปท็อปสมาร์ทโฟนเป็นต้น) รวมทั้งแบตเตอรี่ลิเธียมนิกเกิล - แมงกานีสโคบอลต์ (เช่นจากยานพาหนะไฟฟ้า)
เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกแบบโพรบหลายโพรบอุตสาหกรรมสําหรับการกู้คืนโลหะจากแบตเตอรี่ Li-ion ที่ใช้แล้ว การชะล้าง Ultarsonic ให้ผลตอบแทนการกู้คืนสูงของลิเธียมโคบอลต์ทองแดงอลูมิเนียมและนิกเกิลอัลตราซาวด์กำลังสูงเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับความสามารถในการประมวลผลของเหลวสารเคมีและ slurries เพื่อปรับปรุงการถ่ายโอนมวลและเริ่มต้นปฏิกิริยาทางเคมี
ผลกระทบที่รุนแรงของ ultrasonication พลังงานจะขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของ cavitation อะคูสติก โดยการเชื่อมต่ออัลตราซาวนด์กำลังแรงเข้ากับของเหลว / ลิ้นระเหยคลื่นแรงดันต่ำและแรงดันสูงสลับกันในของเหลวจะสร้างฟองอากาศสูญญากาศเล็ก ๆ ช่องว่างสูญญากาศเล็ก ๆ จะขยายตัวผ่านรอบแรงดันต่ำ / แรงดันสูงต่างๆจนระเบิดอย่างรุนแรง ฟองอากาศสูญญากาศที่ยุบตัวสามารถถือเป็น microreactors ที่อุณหภูมิสูงถึง 5000K ความดันได้ถึง 1000atm และอัตราการทำความร้อนและความเย็นสูงกว่า 10-10 เกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีแรงเฉือนทางอุทกพลศาสตร์ที่แข็งแกร่งและไอพ่นเหลวที่มีความเร็วสูงสุด 280 เมตร / วินาที สภาวะที่รุนแรงของโพรงอากาศอะคูสติกเหล่านี้สร้างสภาพทางกายภาพและทางเคมีที่ไม่ธรรมดาในของเหลวเย็นและสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นประโยชน์สําหรับปฏิกิริยาทางเคมี (ที่เรียกว่า sonochemistry)

การกรองด้วยอัลตราโซนิกในการรีไซเคิลแบตเตอรี่ Li-Ion ที่ใช้แล้ว (คลิกเพื่อดูภาพขยาย!)

การรั่วไหลของโลหะอัลตราโซนิกจากการใช้แบตเตอรี่หมด

cavitation ที่สร้างด้วยคลื่นอัลตร้าโซนิกสามารถก่อให้เกิด thermolysis ของสารละลายรวมถึงการก่อตัวของอนุมูลอิสระและรีเอเจนต์ที่มีปฏิกิริยาสูงเช่นอนุมูลอิสระไฮโดรเจนไฮโดรจิเนียม (H OH) hydronium (H3O +) เป็นต้นซึ่งจะให้สภาวะปฏิกิริยาที่น่าสนใจในของเหลวเพื่อให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ อนุภาคของแข็งเช่นอนุภาคจะถูกเร่งด้วยไอพ่นเหลวและถูกบดโดยการชนกันของวัสดุและการขัดถูเพิ่มพื้นที่ผิวที่ใช้งานและทำให้เกิดการถ่ายโอนมวล
ข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยมของการรั่วไหลของอัลตราโซนิคและการกู้คืนโลหะคือการควบคุมค่าพารามิเตอร์กระบวนการเช่นความกว้างความดันและอุณหภูมิ พารามิเตอร์เหล่านี้ช่วยให้สามารถปรับสภาวะการเกิดปฏิกิริยาได้อย่างเหมาะสมกับสื่อกระบวนการและผลลัพธ์ที่กำหนด นอกจากนี้การกรองด้วยอัลตราโซนิคยังช่วยขจัดอนุภาคโลหะที่เล็กที่สุดออกจากพื้นผิวขณะเดียวกันก็รักษาโครงสร้างจุลภาค การฟื้นตัวของโลหะที่เพิ่มขึ้นเป็นผลมาจากการสร้างผิวอัลตราโซนิกที่มีปฏิกิริยาสูงอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นและการขนส่งมวลชนที่ดีขึ้น กระบวนการ Sonication สามารถปรับให้เหมาะกับแต่ละพารามิเตอร์ได้ดังนั้นจึงไม่เพียง แต่มีประสิทธิภาพ แต่ยังมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานสูง
การควบคุมค่าพารามิเตอร์ที่แน่นอนและประสิทธิภาพการใช้พลังงานทำให้การกรองด้วยอัลตราโซนิคเป็นเทคนิคที่ดีและยอดเยี่ยม – โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบกับการชะละลายกรดและเทคนิค chelation ที่ซับซ้อน

การกู้คืนอัลตราโซนิกของ LiCoO2 จากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ไป

Ultrasonication ช่วยลดการชะและการเร่งรัดทางเคมีซึ่งจะใช้ในการกู้ Li เป็น Li2ร่วม3 และ Co เป็น Co (OH)2 จากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เสีย
Zhang et al. (2014) รายงานการกู้คืน LiCoO ที่ประสบความสำเร็จ2 โดยใช้เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิค เพื่อเตรียมการแก้ปัญหาเริ่มต้นของ 600mL พวกเขาวาง 10g LiCoO ที่ไม่ถูกต้อง2 ผงลงใน beaker และเพิ่ม 2.0mol / l ของ LiOH solution ซึ่งผสม
ส่วนผสมถูกเทลงในการฉายรังสีอัลตราซาวด์และอุปกรณ์กวนเริ่มต้นอุปกรณ์กวนถูกวางไว้ในภายในของภาชนะปฏิกิริยา อุณหภูมิร้อนถึง 120 องศาเซลเซียส อุปกรณ์อัลตราโซนิก ถูกตั้งไว้ที่ 800W และโหมดอัลตราโซนิคของการกระทำได้รับการตั้งค่าให้เป็นรอบการทำงานเป็นจังหวะของ 5 วินาที เปิด / 2 วินาที ปิด การฉายรังสีอัลตราโซนิคใช้เวลา 6 ชั่วโมงจากนั้นจึงเทลงในอุณหภูมิห้อง กากที่เป็นของแข็งถูกล้างด้วยน้ำ deionized หลายครั้งและแห้งที่ 80 ◦ C จนกระทั่งน้ำหนักคงที่ ตัวอย่างที่เก็บรวบรวมมาเพื่อการทดสอบและผลิตแบตเตอรี่ต่อไป ความจุประจุไฟฟ้าในวัฏจักรแรกมีค่าเท่ากับ 134.2mAh / g และความสามารถในการจ่ายไอเสียเท่ากับ 133.5mAh / g ค่าใช้จ่ายครั้งแรกและการปลดปล่อยเป็นครั้งแรก 99.5% หลังจากผ่านไป 40 รอบความสามารถในการระบายน้ำยังคงอยู่ที่ 132.9mAh / g (Zhang et al. 2014)
 

Ultrasonication ประเภท Proby ช่วยเพิ่มการชะล้างและการกู้คืนโลหะมีค่าและวัสดุจากแบตเตอรี่ Li-ion ที่ใช้แล้ว Hielscher Ultrasonics จัดหาเครื่องอัลตราโซนิกแบบครบวงจรพร้อมสําหรับการติดตั้งในโรงงานรีไซเคิลแบตเตอรี่เพื่อเพิ่มผลผลิตการรีไซเคิล

ใช้ผลึก LiCoO2 ก่อน (a) และหลัง (b) การรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ที่ 120◦C เป็นเวลา 6 ชม.
การศึกษาและภาพ: ©Zhang et al. 2014

 
การชะล้างด้วยอัลตราโซนิกด้วยกรดอินทรีย์เช่นกรดซิตริกไม่เพียง แต่มีประสิทธิภาพ แต่ยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม การวิจัยพบว่าการชะล้างของ Co และ Li มีประสิทธิภาพมากกว่าด้วยกรดซิตริกมากกว่ากรดอนินทรีย์ H2SO4 และ HCl มากกว่า 96% Co และเกือบ 100% Li ถูกกู้คืนจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แล้ว ความจริงที่ว่ากรดอินทรีย์เช่นกรดซิตริกและกรดอะซิติกมีราคาไม่แพงและย่อยสลายได้ทางชีวภาพก่อให้เกิดข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของ sonication

Ultrasonics อุตสาหกรรมพลังงานสูงสําหรับการชะล้างโลหะจากแบตเตอรี่ที่ใช้แล้ว

UIP4000hdT - Hielscher's 4kW high-performance ultrasonic system Hielscher Ultrasonics เป็นซัพพลายเออร์ที่มีประสบการณ์ยาวนานของคุณสําหรับระบบอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้ซึ่งส่งพลังงานที่จําเป็นเพื่อชะล้างโลหะจากวัสดุเหลือใช้ เพื่อที่จะประมวลผลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใหม่โดยการสกัดโลหะเช่นโคบอลต์ลิเธียมนิกเกิลและแมงกานีสระบบอัลตราโซนิกที่ทรงพลังและแข็งแกร่งเป็นสิ่งจําเป็น หน่วยอุตสาหกรรม Hielscher Ultrasonics เช่น UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), UIP10000 (10kW) และ UIP16000 (16kW) เป็นระบบอัลตราซาวนด์ประสิทธิภาพสูงที่ทรงพลังและแข็งแกร่งที่สุดในตลาด หน่วยอุตสาหกรรมทั้งหมดของเราสามารถทํางานอย่างต่อเนื่องด้วยแอมพลิจูดที่สูงมากถึง 200μm ในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นจะมี sonotrodes อัลตราโซนิกที่กําหนดเอง ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้การทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง Hielscher จัดหา sonotrodes และเครื่องปฏิกรณ์พิเศษสําหรับอุณหภูมิสูงความดันและของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเช่นกัน สิ่งนี้ทําให้เครื่องอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมของเราเหมาะสมที่สุดสําหรับเทคนิคโลหะวิทยาแบบสกัดเช่นการบําบัดด้วยไฮโดรเมทัลลูร์ก

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา:

ปริมาณชุด อัตราการไหล อุปกรณ์ที่แนะนำ
00.1 เพื่อ 20L 00.2 เพื่อ 4L / นาที UIP2000hdT
10 100L 2 ถึง 10L / นาที UIP4000hdT
20 ถึง 200L 4 ถึง 20L / นาที UIP6000hdT
N.A. 10 100L / นาที UIP16000
N.A. ที่มีขนาดใหญ่ กลุ่มของ UIP16000

ติดต่อเรา! / ถามเรา!

โปรดใช้แบบฟอร์มด้านล่างหากคุณต้องการขอข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของอัลตราโซนิก เรายินดีที่จะเสนอระบบอัลตราโซนิกให้ตรงกับความต้องการของคุณ












ข้อเท็จจริงที่รู้

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-ion batteries หรือ LIB) เป็นแบตเตอรี่ชนิดชาร์จได้ซึ่งมีความหนาแน่นของพลังงานสูงและมักถูกรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคเช่นรถยนต์อิเล็กทรอนิกส์รถไฮบริดแล็ปท็อปโทรศัพท์มือถือ iPods เป็นต้นเมื่อเทียบกับ สายพันธุ์อื่น ๆ ของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้มีขนาดและความจุใกล้เคียงกัน LIBs มีน้ำหนักเบามาก
ไม่เหมือนกับแบตเตอรี่ลิเธียมหลักที่ใช้แล้วทิ้ง LIB ใช้ลิเทียมที่เป็น intercalated แทนโลหะลิเธียมเป็นอิเลคโทรด องค์ประกอบหลักของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นขั้วไฟฟ้า – ขั้วบวกและแคโทด – และอิเล็กโทรไลต์
เซลล์ส่วนใหญ่มีส่วนร่วมกันในแง่ของอิเล็กโทรไลต์, คั่น, ฟอยล์และปลอก ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเทคโนโลยีเซลล์คือวัสดุที่ใช้เป็น “วัสดุที่ใช้งาน” เช่นแคโทดและขั้วบวก กราไฟต์เป็นวัสดุที่ใช้บ่อยที่สุดในฐานะแอโนดในขณะที่แคโทดทำจากลีมูซีนชั้นที่ 2 (M = Mn, Co และ Ni), spinel LiMn2O4หรือ Olivine LiFePO4. อิเล็กโทรไลต์อิเล็กโทรไลต์อิเล็กโทรไลต์ของของเหลวอินทรีย์ (เช่นเกลือ LiPF6 ที่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์เช่นเอทิลีนคาร์บอเนต (EC) คาร์บอเนตไดเมทิล (DMC), เดธิลคาร์บอเนต (DEC) เอทิลเมธิลคาร์บอร์ (EMC) ฯลฯ ) การเคลื่อนที่ของไอออนิก
ค่าความหนาแน่นและแรงดันไฟฟ้าของ LIBs ขึ้นอยู่กับวัสดุขั้วบวก (electrode) และ negative (anode)
เมื่อใช้ในยานพาหนะไฟฟ้ามักใช้แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EVB) หรือแบตเตอร์รี่ฉุด แบตเตอรี่ลากดังกล่าวใช้ในรถยก, รถกอล์ฟไฟฟ้า, เครื่องขัดพื้น, รถจักรยานยนต์ไฟฟ้ารถยนต์ไฟฟ้ารถบรรทุกรถตู้และยานพาหนะไฟฟ้าอื่น ๆ

การรีไซเคิลโลหะจากแบตเตอรี่ Li-Ion ที่ใช้แล้ว

เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ประเภทอื่นที่มักมีตะกั่วหรือแคดเมียมแบตเตอรี่ Li-ion มีโลหะที่เป็นพิษน้อยกว่าและถือว่าเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แล้วเป็นจำนวนมากซึ่งจะต้องทิ้งเป็นแบตเตอรี่ใช้แล้วจากรถยนต์ไฟฟ้าทำให้เกิดปัญหาเรื่องขยะ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการรีไซเคิลแบตเตอรี่ Li-ion แบบปิด จากมุมมองที่ประหยัดองค์ประกอบโลหะเช่นเหล็กทองแดงนิกเกิลโคบอลต์และลิเธียมสามารถกู้คืนและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในการผลิตแบตเตอรี่ใหม่ การรีไซเคิลสามารถป้องกันปัญหาการขาดแคลนในอนาคตได้เช่นกัน
แม้ว่าแบตเตอรีที่มีการป้อนนิกเกิลสูงกว่าจะเข้าสู่ตลาด แต่ก็ไม่สามารถผลิตแบตเตอรี่ได้โดยปราศจากโคบอลต์ เนื้อหานิกเกิลที่สูงขึ้นมาพร้อมกับต้นทุน: ด้วยปริมาณนิกเกิลที่เพิ่มขึ้นเสถียรภาพของแบตเตอรี่จะลดลงและทำให้อายุการใช้งานของวงจรและความรวดเร็วในการชาร์จลดลง

ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ที่มา: Deutsche Bank

ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขอเพิ่มกำลังการรีไซเคิลสำหรับแบตเตอรี่เสีย

กระบวนการรีไซเคิล

แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าเช่น Tesla Roadster มีอายุการใช้งานโดยประมาณ 10 ปี
การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เหนื่อยล้าเป็นกระบวนการที่ต้องใช้เนื่องจากมีสารเคมีที่มีแรงดันไฟฟ้าและสารเคมีอันตรายสูงซึ่งมาพร้อมกับความเสี่ยงในการหนีไฟความร้อนช็อตและการปล่อยสารอันตราย
เพื่อที่จะสร้างการรีไซเคิลวงรอบปิดพันธะเคมีและองค์ประกอบทั้งหมดจะต้องแยกออกเป็นเศษส่วนแต่ละส่วน อย่างไรก็ตามพลังงานที่จำเป็นสำหรับการรีไซเคิลวงปิดดังกล่าวมีราคาแพงมาก วัสดุที่มีค่าที่สุดสำหรับการกู้คืนคือโลหะเช่น Ni, Co, Cu, Li ฯลฯ เนื่องจากการทำเหมืองที่มีราคาแพงและราคาในตลาดสูงของชิ้นส่วนโลหะทำให้การรีไซเคิลเป็นไปในเชิงเศรษฐกิจ
กระบวนการรีไซเคิลแบตเตอรี่ Li-ion เริ่มจากการรื้อและการปลดแบตเตอรี่ ก่อนเริ่มเปิดใช้งานแบตเตอรี่ต้องใช้การกรองเพื่อทำให้สารเคมีในแบตเตอรี่ไม่ทำงาน การทำให้พาสซีไรท์สามารถทำได้โดยการแช่แข็งหรือการออกซิเดชันที่ควบคุมด้วยไออาร์ซี แบตเตอรี่สามารถรื้อและถอดชิ้นส่วนแบตเตอรี่ลงไปที่เซลล์ได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของแบตเตอรี่ หลังจากการรื้อและบดแล้วส่วนประกอบต่างๆจะถูกแยกออกด้วยวิธีการต่างๆ (เช่นการตรวจคัดกรองการกรองการหยิบจับด้วยมือการเปียกน้ำและการแยกขีปนาวุธ) เพื่อขจัดคราบผิวอลูมิเนียมทองแดงและพลาสติกออกจากผงอิเลคโทรด การแยกวัสดุอิเลคโทรดเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับกระบวนการปลายน้ำเช่นการบำบัดด้วยไฮโดรเมทัลอัลตราซาวด์
ไพโรไลซิ
สำหรับการทำ pyrolytic แบตเตอรี่ที่หั่นเป็นชิ้นจะถูกถลุงในเตาเผาที่มีการเติมหินปูนเป็นตัวทำตะกรัน

กระบวนการไฮโดรเทอร์มอล
การทำปฏิกิริยาไฮโดรเจนซัลเฟตจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยากรดเพื่อขจัดเกลือเป็นโลหะ กระบวนการ hydrometallurgical โดยทั่วไป ได้แก่ การชะละลายการแลกเปลี่ยนไอออนการสกัดด้วยตัวทำละลายและการอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายในน้ำ
ข้อได้เปรียบของการแปรสภาพด้วยไฮโดรเทอร์คือการฟื้นตัวของสารเคมี Ni และ Co เป็นเกลือได้มากถึง 95% และ 90% ของ Li สามารถตกตะกอนได้และสามารถฟื้นตัวได้ถึง 80%

โดยเฉพาะโคบอลต์เป็นส่วนประกอบสำคัญในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับใช้พลังงานและพลังงานสูง
รถยนต์ไฮบริดในปัจจุบันเช่น Toyota Prius ใช้แบตเตอรี่นิกเกิลโลหะไฮไดรด์ซึ่งจะถูกรื้อถอนปล่อยและนำกลับมาใช้ใหม่เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ Li-ion

วรรณคดี / อ้างอิง

  • Golmohammadzadeh R., Rashchi F., Vahidi E. (2017): Recovery of lithium and cobalt from spent lithium-ion batteries using organic acids: Process optimization and kinetic aspects. Waste Management 64, 2017. 244–254.
  • Shin S.-M.; Lee D.-W.; Wang J.-P. (2018): Fabrication of Nickel Nanosized Powder from LiNiO2 from Spent Lithium-Ion Battery. Metals 8, 2018.
  • Zhang Z., He W., Li G., Xia J., Hu H., Huang J. (2014): Ultrasound-assisted Hydrothermal Renovation of LiCoO2 from the Cathode of Spent Lithium-ion Batteries. Int. J. Electrochem. Sci., 9 (2014). 3691-3700.
  • Zhang Z., He W., Li G., Xia J., Hu H., Huang J., Shengbo Z. (2014): Recovery of Lithium Cobalt Oxide Material from the Cathode of Spent Lithium-Ion Batteries. ECS Electrochemistry Letters, 3 (6), 2014. A58-A61.

Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องอัลตราซาวด์ที่มีประสิทธิภาพสูง

sonication ประสิทธิภาพสูงจากห้องปฏิบัติการและ bench-top เพื่อการผลิตในอุตสาหกรรม

เรายินดีที่จะหารือเกี่ยวกับกระบวนการของคุณ

มาติดต่อกันเถอะ