Ultrasonics làm cho tái chế pin Lithium-Ion hiệu quả hơn

Lithium là một vật liệu khan hiếm và có giá trị cao có trong pin hiệu suất cao, chẳng hạn như pin Li-ion. Lithium là vật liệu có giá trị nhất được thu hồi trong quá trình tái chế pin Li-ion, nhưng cũng có các khoáng chất và kim loại khác như coban, mangan, niken, đồng và nhôm là những kim loại có giá trị để thu hồi. Ultrasonication cường độ cao được sử dụng như kỹ thuật khuấy động cắt cao và lọc để chiết xuất, loại bỏ, và hòa tan khoáng chất và kim loại có giá trị từ pin đã qua sử dụng. Phương pháp sonication có hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và có sẵn để lắp đặt trong các cơ sở tái chế thương mại đầy đủ.

Tổng quan: Quy trình tái chế pin Li-Ion-

Quá trình tái chế kim loại quý và vật liệu từ pin Li-ion đã qua sử dụng thường bao gồm một số bước. Dưới đây là tổng quan chung:

1. Thu thập và phân loại: Pin Li-ion đã qua sử dụng được thu thập và sắp xếp dựa trên loại và hóa chất của chúng.
2. tháo gỡ: Đầu tiên, nắp nhựa của pin bị vỡ và tháo ra. Sau đó, pin trần được đưa vào nitơ lỏng để trung hòa các chất phản ứng, nổ. Bước này đảm bảo rằng việc giải phóng đột ngột tất cả năng lượng dự trữ và đánh lửa và nổ tiếp theo liên quan đến được ngăn chặn. Sau đó, pin được tháo rời để tách các thành phần khác nhau, chẳng hạn như cực âm, cực dương, chất điện phân và vỏ.
3. Shredding: Pin tháo rời được cắt nhỏ thành các mảnh nhỏ hơn để tăng diện tích bề mặt cho các quá trình tiếp theo.
4. Phân tách điện cực: Trước khi xử lý chiết xuất kim loại, các điện cực bị cô lập, tức là cực âm và cực dương, phải được tháo rời thêm. Vì vật liệu catốt thường được gắn vào lá nhôm bằng chất kết dính, thường là polyvinylidene fluoride (PVDF) hoặc polytetrafluoroethylene (PTFE), nên việc loại bỏ cực âm và lá nhôm khỏi nhau là một nhiệm vụ khó khăn.
5. Xử lý hóa chất: Các thành phần pin vụn trải qua các quá trình xử lý hóa học khác nhau để hòa tan và tách các vật liệu khác nhau. Điều này có thể liên quan đến việc lọc bằng axit hoặc các dung môi khác để chiết xuất các kim loại có giá trị như lithium, coban, niken và đồng.
6. Phục hồi và thanh lọc: Các kim loại hòa tan sau đó được thu hồi từ dung dịch thông qua các quá trình như kết tủa, chiết dung môi hoặc phương pháp điện hóa. Những bước này giúp tinh chế và tập trung các kim loại quý.

Phục hồi kim loại quý được cải thiện bởi sonication

Siêu âm điện có thể tăng cường các bước phân tách điện cực và lọc kim loại quý và vật liệu bằng cách tăng cường các phản ứng do đó làm cho quá trình phục hồi hiệu quả hơn đáng kể. Ultrasonication, nó là một kỹ thuật sử dụng sóng siêu âm cường độ cao để tạo ra rung động cơ học và cavitation âm thanh trong một môi trường lỏng. Các lực mạnh mẽ của ultrasonication được sử dụng để tăng cường quá trình tái chế kim loại quý từ pin Li-ion đã qua sử dụng theo nhiều cách:
 

1. Sự tan rã: Ultrasonication phá vỡ các vật liệu pin vụn để các hạt nhỏ hơn được tạo ra. Các hạt nhỏ hơn cung cấp diện tích bề mặt cao hơn làm cho việc lọc hóa chất hiệu quả hơn, hỗ trợ giải phóng các kim loại có giá trị.
2. Cải thiện rửa trôi: Việc áp dụng ultrasonication trong quá trình lọc có thể tăng cường sự tiếp xúc giữa vật liệu rắn và giải pháp lọc, làm tăng hiệu quả khai thác kim loại. Lọc siêu âm thúc đẩy khai thác kim loại và tăng năng suất thu hồi kim loại và khoáng chất như coban, mangan, niken, đồng và nhôm.
3. Cải thiện sự phân tách điện cực: Mục tiêu của quá trình phân tách điện cực trong quá trình tái chế pin là tách các thành phần khác nhau, chẳng hạn như điện cực, chất điện phân và chất phân tách, để chúng có thể được xử lý thêm hoặc tái chế riêng lẻ. Ultrasonication hỗ trợ tách ra và loại bỏ các lớp phủ từ điện cực. Lực Sonomechanical thúc đẩy sự tách biệt hiệu quả của các lớp của các điện cực.
4. Phản ứng tăng tốc: Ultrasonication thúc đẩy trộn nhanh hơn và kỹ lưỡng hơn, có thể đẩy nhanh các phản ứng hóa học trong các bước phục hồi và thanh lọc kim loại.
5. Giảm tiêu thụ năng lượng: Ultrasonication có thể nâng cao hiệu quả quá trình, giảm thời gian và năng lượng cần thiết để phục hồi kim loại từ pin đã qua sử dụng.

 
Ultrasonication có thể đóng một vai trò có lợi trong việc cải thiện quá trình tái chế kim loại quý và vật liệu từ pin Li-ion đã qua sử dụng bằng cách tăng hiệu quả và hiệu quả của các bước khác nhau liên quan đến quá trình tái chế.
Các bước quá trình lọc kim loại siêu âm và tách điện cực có thể được điều chỉnh cho các quy trình tái chế riêng lẻ, có thể thay đổi khi các công ty chuyên tái chế pin Li-ion phát triển và sửa đổi các quy trình của họ để đạt hiệu quả cao nhất.

Siêu âm Cavitation để tách catốt

Ultrasonication tách vật liệu catốt từ lá nhôm bởi các hiệu ứng của cavitation âm thanh. Xâm thực âm thanh hoặc siêu âm được xác định bởi áp suất cao xảy ra cục bộ, nhiệt độ cao và sự sụt giảm tiếp theo của chúng dẫn đến chênh lệch áp suất và nhiệt độ tương ứng cũng như nhiễu loạn vi mô dữ dội và máy bay phản lực siêu nhỏ cắt cao. Các lực xâm thực này ảnh hưởng đến ranh giới bề mặt, thúc đẩy chuyển giao khối lượng và gây xói mòn. Tạo ra các lực mạnh như vậy có tính chất hóa học, vật lý, nhiệt và cơ học, xâm thực siêu âm tạo ra sự khuấy trộn và truyền khối lượng cần thiết để phá vỡ cấu trúc chất kết dính hữu cơ được sử dụng trong pin lithium-ion để cố định cực âm vào bộ thu / lá nhôm.
Trong khi khuấy động cơ học như khuấy một mình là không đủ để tách vật liệu catốt một cách hiệu quả khỏi lá nhôm, siêu âm cường độ cao cung cấp năng lượng sonochemical và sonomechanical cần thiết để loại bỏ hoàn toàn vật liệu catốt khỏi bộ thu. Trái ngược với khuấy cơ học, siêu âm cavitation tạo ra nhiễu loạn dữ dội, nhiệt độ và áp suất cao cục bộ cũng như khuấy, dòng chảy và phản lực lỏng, phá vỡ chất kết dính, ví dụ PVDF hoặc PTFE, kết nối cực âm với lá Al, và làm xói mòn bề mặt của cả hai, cực âm và lá Al. Qua đó, chất kết dính giữa cả hai vật liệu được phá hủy đúng cách và cực âm và lá nhôm được tách ra một cách hiệu quả.
Ví dụ, tách siêu âm dẫn đến hiệu quả cao của việc loại bỏ cực âm 99% bằng cách sử dụng N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) làm dung môi ở 70 ° C (công suất siêu âm 240 W và thời gian xử lý siêu âm 90 phút). Kể từ khi tách catốt siêu âm phân tán vật liệu đồng đều và ngăn chặn sự kết tụ lớn hơn, quá trình lọc kim loại tiếp theo được tạo điều kiện.
Đọc thêm về tách điện cực siêu âm để phục hồi các vật liệu hoạt động và lá thu hiện tại!

Siêu âm Leaching khoáng sản

Các hiệu ứng cavitational siêu âm được mô tả ở trên thúc đẩy sự rò rỉ kim loại từ pin đã qua sử dụng, quá. Ultrasonication cường độ cao không chỉ được sử dụng để phục hồi khoáng sản trong tái chế pin, nhưng cũng thường được sử dụng trong thủy luyện kim và lọc quặng quý (ví dụ như chất thải khai thác). Nhiệt độ, áp suất và lực cắt cục bộ cao làm tăng cường rửa trôi kim loại và tăng hiệu quả rửa trôi đáng kể. Trong khi ở các điểm nóng xâm thực xảy ra nhiệt độ rất khắc nghiệt cục bộ lên đến 1000 K, điều kiện rửa trôi tổng thể chỉ yêu cầu nhiệt độ nhẹ khoảng 50-60 ° C. Điều này làm cho việc thu hồi kim loại siêu âm năng lượng hiệu quả và kinh tế.
Siêu âm lọc khoáng chất từ pin Li-ion đã qua sử dụng được đặc trưng bởi tỷ lệ thu hồi và hiệu quả cao. Ví dụ, axit sulfuric (H2SO4) đã được sử dụng thành công làm tác nhân lọc với sự có mặt của hydro peroxide (H2O2) trong quá trình thu hồi khoáng chất siêu âm từ cực âm. Siêu âm lọc với axit sulfuric dẫn đến tỷ lệ thu hồi 94,63% đối với coban và 98,62% đối với lithium, tương ứng.
Siêu âm lọc với axit citric hữu cơ (C6H8O7 · H2O) dẫn đến khả năng thu hồi đồng và lithium rất cao, thu được 96% đồng và gần 100% lithium từ pin Li-ion đã qua sử dụng.

Đơn giản và an toàn: Mở rộng quy mô siêu âm từ các thử nghiệm khả thi đến tái chế công nghiệp

Thiết bị siêu âm hiệu suất cao để tái chế pin Li-ion có sẵn để lắp đặt băng ghế dự bị, thí điểm và công nghiệp. Kể từ khi tách catốt siêu âm và siêu âm lọc khoáng chất từ pin đã qua sử dụng đã được thiết lập quá trình, quá trình từ thử nghiệm đầu tiên, tối ưu hóa để yêu cầu quá trình cụ thể của bạn và cài đặt một hệ thống tách siêu âm công nghiệp hoàn toàn và / hoặc lọc là nhanh chóng và đơn giản.
Đọc thêm về những lợi thế của lọc siêu âm để tái chế pin bền vững và khai thác đô thị!

Ultrasonicators hiệu suất cao để tái chế pin

Hielscher Ultrasonics cung cấp ultrasonicators hiệu suất cao ở bất kỳ kích thước và công suất. Với UIP16000 (16kW), Hielscher sản xuất bộ xử lý siêu âm mạnh nhất trên toàn thế giới. Các UIP16000 cũng như tất cả các hệ thống siêu âm công nghiệp khác có thể dễ dàng cụm đến công suất xử lý cần thiết. Tất cả các ultrasonicators Hielscher được xây dựng cho hoạt động 24/7 dưới tải đầy đủ và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Hielscher Siêu âm’ Bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Đối với biên độ cao hơn, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn.

Đầu dò siêu âm và lò phản ứng Sono cho bất kỳ khối lượng nào

Phạm vi sản phẩm Hielscher Ultrasonics bao gồm toàn bộ phổ của bộ vi xử lý siêu âm từ ultrasonicators phòng thí nghiệm nhỏ gọn trên băng ghế dự bị và hệ thống thí điểm để bộ vi xử lý siêu âm hoàn toàn công nghiệp với khả năng xử lý tải trọng xe tải mỗi giờ. Phạm vi sản phẩm đầy đủ cho phép chúng tôi cung cấp cho bạn các thiết bị siêu âm phù hợp nhất cho ứng dụng, năng lực xử lý và mục tiêu sản xuất của bạn.

Biên độ có thể kiểm soát chính xác cho kết quả tối ưu

Tất cả các bộ vi xử lý siêu âm Hielscher đều có thể kiểm soát chính xác và do đó ngựa làm việc đáng tin cậy trong R&D và sản xuất. Biên độ là một trong những thông số quá trình quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả và hiệu quả của các phản ứng cảm ứng sonochemical và sonomechanically. Tất cả Hielscher Ultrasonics’ Bộ xử lý cho phép cài đặt chính xác biên độ. Sonotrodes và sừng tăng cường là những phụ kiện cho phép sửa đổi biên độ trong phạm vi rộng hơn nữa. Bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp của Hielscher có thể cung cấp biên độ rất cao và cung cấp cường độ siêu âm cần thiết cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7.
Cài đặt biên độ chính xác và giám sát vĩnh viễn các thông số quá trình siêu âm thông qua phần mềm thông minh cung cấp cho bạn khả năng tách cực âm khỏi lá nhôm cũng như lọc khoáng chất và kim loại từ pin Li-ion đã qua sử dụng trong điều kiện siêu âm hiệu quả nhất. Sonication tối ưu để tái chế pin Li-ion hiệu quả nhất!
Sự mạnh mẽ của Hielscher ultrssonicators cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng nề và trong môi trường đòi hỏi khắt khe. Điều này làm cho Hielscher sonicators là một công cụ làm việc đáng tin cậy đáp ứng các yêu cầu quy trình tái chế của bạn.

Chất lượng cao nhất – Được thiết kế và sản xuất tại Đức

Là một doanh nghiệp gia đình và do gia đình điều hành, Hielscher ưu tiên các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất cho bộ vi xử lý siêu âm của mình. Tất cả các ultrasonicators được thiết kế, sản xuất và kiểm tra kỹ lưỡng tại trụ sở chính của chúng tôi ở Teltow gần Berlin, Đức. Mạnh mẽ và độ tin cậy của thiết bị siêu âm của Hielscher làm cho nó trở thành một con ngựa làm việc trong sản xuất của bạn. Hoạt động 24/7 dưới tải đầy đủ và trong môi trường đòi hỏi khắt khe là một đặc tính tự nhiên của các đầu dò và lò phản ứng siêu âm hiệu suất cao của Hielscher.

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:

Sự thật đáng biết

Pin Lithium-Ion là gì?

Pin lithium-ion, cũng là pin Li-ion, là một loại pin sạc. So với pin gốc chì và niken, các thiết bị lithium-ion sử dụng cực âm, cực dương và chất điện phân làm chất dẫn điện.
Như tất cả các loại pin, pin Li-ion lưu trữ năng lượng hóa học, sau đó được chuyển đổi thành năng lượng điện để cung cấp điện tích tĩnh cho năng lượng.
Pin Lithium-ion thường được sử dụng cho các thiết bị điện tử cầm tay như máy tính xách tay, điện thoại thông minh cũng như xe điện. Việc ứng dụng pin Li-ion cũng gợi lên sự quan tâm ngày càng tăng từ các công ty quân sự và hàng không vũ trụ.