• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าเป็นเพียงแค่ตอนนี้มาสู่ตลาดมวลชนและด้วยความสามารถในการรีไซเคิลต้องได้รับการพัฒนา
• การกรองด้วยอัลตราโซนิคเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในการกู้โลหะเช่น Li, Mg, Co, Ni เป็นต้นจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แล้ว
• Hielscher ของระบบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสำหรับการใช้งานการกรองมีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพและสามารถบูรณาการได้อย่างง่ายดายในโรงงานรีไซเคิลที่มีอยู่

การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

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

อัลตราโซนิกในอุตสาหกรรม

การสกัดด้วยอัลตราโซนิคและการสกัดด้วยโลหะสามารถนำมาใช้กับกระบวนการรีไซเคิลของแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (เช่นจากแล็ปท็อปสมาร์ทโฟนเป็นต้น) รวมทั้งแบตเตอรี่ลิเธียมนิกเกิล - แมงกานีสโคบอลต์ (เช่นจากยานพาหนะไฟฟ้า)
อัลตราซาวด์กำลังสูงเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับความสามารถในการประมวลผลของเหลวสารเคมีและ slurries เพื่อปรับปรุงการถ่ายโอนมวลและเริ่มต้นปฏิกิริยาทางเคมี
ผลกระทบที่รุนแรงของ ultrasonication พลังงานจะขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของ cavitation อะคูสติก โดยการเชื่อมต่ออัลตราซาวนด์กำลังแรงเข้ากับของเหลว / ลิ้นระเหยคลื่นแรงดันต่ำและแรงดันสูงสลับกันในของเหลวจะสร้างฟองอากาศสูญญากาศเล็ก ๆ ช่องว่างสูญญากาศเล็ก ๆ จะขยายตัวผ่านรอบแรงดันต่ำ / แรงดันสูงต่างๆจนระเบิดอย่างรุนแรง ฟองอากาศสูญญากาศที่ยุบตัวสามารถถือเป็น microreactors ที่อุณหภูมิสูงถึง 5000K ความดันได้ถึง 1000atm และอัตราการทำความร้อนและความเย็นสูงกว่า 10^-10 เกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีแรงเฉือนและแรงสั่นสะเทือนที่แข็งแกร่งของอุทกพลศาสตร์และไอพ่นเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280m / s เงื่อนไขพิเศษของ cavitation อะคูสติกนี้จะสร้างสภาวะทางร่างกายและทางเคมีที่ไม่เหมือนใครในของเหลวที่เย็นและสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นประโยชน์สำหรับปฏิกิริยาทางเคมีsonochemistry)

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)

การกรองด้วยอัลตราโซนิคด้วยกรดอินทรีย์เช่นกรดซิตริกจะไม่เพียง แต่มีประสิทธิภาพ แต่ยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม การวิจัยพบว่าการชะล้าง Co และ Li มีประสิทธิภาพมากขึ้นกับกรดซิตริกมากกว่ากรดอนินทรีย์ H₂ดังนั้น₄ และ HCl มีการกู้คืนมากกว่า 96% Co และเกือบ 100% Li จากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แล้ว กรดอะซิติกที่เป็นกรดอินทรีย์เช่นกรดซิตริกและกรดอะซิติกมีราคาไม่แพงและสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ทำให้เกิดประโยชน์ทางด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของ sonication

Ultrasonics อุตสาหกรรมพลังงานสูง

Hielscher Ultrasonics เป็นซัพพลายเออร์ที่มีประสบการณ์ยาวนานของคุณสำหรับระบบอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สูงซึ่งส่งมอบพลังงานที่จำเป็นสำหรับการขจัดโลหะออกจากวัสดุเหลือใช้ เพื่อให้สามารถรีไซเคิลแบตเตอรี่ Li-ion โดยการสกัดโลหะเช่นโคบอลต์ลิเธียมนิกเกิลและแมงกานีสระบบอัลตราโซนิกที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็น Ultrasonics Hielscher’ หน่วยอุตสาหกรรมเช่น UIP4000hdT (4 กิโลวัตต์), UIP10000 (10kW) และ UIP16000 (16kW) เป็นระบบอัลตราซาวนด์ที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพสูงที่สุดในตลาด ทุกหน่วยอุตสาหกรรมของเราสามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องโดยมีแอมพลิจูดที่สูงมากถึง200μmในการใช้งานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สำหรับ amplitudes ยิ่งใหญ่ sonotrodes ultrasonic กำหนดเองจะพร้อมใช้งาน ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราซาวด์ของ Hielscher ช่วยให้สามารถใช้งานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันตลอด 24 ชั่วโมงทุกครั้งที่ใช้งานหนักและอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ Hielscher จัดหา sonotrodes และเครื่องปฏิกรณ์พิเศษสำหรับอุณหภูมิความดันและของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงเกินไป ทำให้อัลตราโซนิกที่ใช้ในอุตสาหกรรมของเราเหมาะกับเทคนิคการทำเหมืองแร่แบบหยดเช่นการบำบัดด้วยไฮโดรเมทัลอัลตราซาวด์

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา:

---

---

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.