Ultrasonidos utia'al u reciclaje baterías iones litio
- Baterías u iones litio, usadas ti' coches eléctricos ts'o'ok talo'ob utia'al k'íiwiko' masivo yéetel, Buka'aj u ba'al u reciclaje k'a'ana'an u desarrollado.
- Lixiviación ultrasonidos u ti'al jump'éel láaka eficiente, respetuoso ka'a jeets' recuperar metales bey mix, Li, Mg, Co, etc baterías iones litio.
- Sistemas industriales u ultrasonidos u Hielscher utia'al u aplicaciones lixiviación le fiables yéetel robustos ka páajtal integrar u uchik ti' le páak'alo'obo' u reciclaje existentes.
Reciclaje baterías iones litio
Le baterías iones litio le ampliamente utilizadas ti' kisbuuts'o'ob eléctricos (EV), computadoras portátiles yéetel teléfonos celulares. Lela' u k'áat u ya'al ti' le baterías ku iones litio gastadas le jump'éel desafío ma'alo'ob en cuanto a le gestión yéetel reciclaje residuos. Le baterías ku jump'éel Páaybe'en controlador Baajux utia'al le kisbuuts'o'ob eléctricos, ka u eliminación xan le costosa. Le aspectos ambientales yéetel económicos impulsan jump'éel bucle reciclaje cerrado, ts'o'ok u le residuos baterías ya'alik u materiales valiosos yéetel ku yáantiko'ob xu'ulsiko'ob huella carbono fabricación baterías iones litio.
Reciclaje baterías iones litio táan u nojochtal ti' jump'éel próspero sector le industria utia'al u asegurar le disponibilidad futura u metales u lu'umil jela'antak ka yéetel uláak' componentes le batería yéetel xu'ulsiko'ob le Baajux ambientales ti' le minería.
P'o' ultrasónico u industrial
Ultrasónico lixiviación yéetel extracción metales páajtal aplicar u u procesos reciclaje baterías óxido cobalto litio (je'ebix, tak portátiles, smartphones, etc.), je'el bix ti' le baterías ku litio ti', níquel-manganeso ti'-cobalto complejas (je'ebix u kisbuuts'o'ob eléctricos).
Ultrasonido ka'anal potencia leti'e' k'ajóolta'an tumen u Buka'aj u ba'al procesar ts'a'abal químicos yéetel lodos con el fin de ma'alo'obkíinsiko'ob le transferencia juuch' ti' máaxo'ob reacciones químicas.
Le efecto ku ts'tantik u ultrasonidos potencia u basa le Uláak ba'al le cavitación acústica. Tuméen ultrasonido ka'anal potencia acoplamiento te' ts'a'abal leti' lodos, le ondas ku baja presión yéetel ka'anal presión alternadas te' ts'a'abal generan mejen burbujas u vacío. Mejen jool u vacío nuuktalo'ob yóok'ol ya'ab ciclos baja presión leti' ka'anal presión tak le implode violentamente. Le burbujas u vacío u páajtal u consideradas bey microreactores ti' u temperaturas tak 5000 K'uj, presiones tak 1000atm yéetel calefacción yéetel refrigeración tasas superiores u 10-10 ku ts'áiko'ob. Ku ts'o'okole', ku generan potentes muuk' cizallamiento hidrodinámicas yéetel jets líquidos yéetel tak le velocidad 280 m/s. Táan a condiciones extremas ti' le cavitación acústica crean extraordinarias condiciones meyajtbilo' yéetel químicas ti' líquidos fríos ti' contrario yéetel crean jump'éel kúuchil chen beneficioso utia'al u reacciones químicas ()Sonochemistry).
Sonificador Ultrasonidos 48KW
utia'al u aplicaciones exigentes bey le lixiviación metales
Ultrasónico u lixiviación u metales le desechos baterías agotadas.
Le nuxi' ventaja ultrasonidos lixiviación yéetel recuperación jach u kanik preciso u parámetros le tuukula' tales como presión, temperatura yéetel amplitud. Le parámetros permiten utia'al u ajustar le condiciones reacción exactamente chúumuk le tuukula' yéetel tíip'ik específica. Ku ts'o'okole', p'o' ultrasónico elimina incluso le partículas asab mejen u metal le substrato, conservando microestructuras. Le recuperación mejorada jach debido a le sukbenilo'ob ultrasónica u meyajo'ob jo'osal reactivas, velocidades reacción asab yéetel utsil transporte masivo. Sonicación procesos páajtal optimizar u tumen influir ti' Amal parámetro ka tune' ma' chéen le jach eficaces sino xan ma'alob eficientes.
U eficiencia energía yéetel kanik parámetro exacto meentik ultrasonidos lixiviación favorable yéetel excelente técnica – especialmente tu comparación yéetel yo'osal u lixiviación ka quelante ácidas complicadas.
Recuperación ultrasónica u LiCoO2 u baterías u iones litio usadas
Ultrasonidos ku yáantik le reductora lixiviación yéetel precipitación química, u utilizan utia'al u recuperar Li bey Li2Co3 ka bey Co (JAY).2 u baterías u ion litio desecho.
Zhang et el., (2014) informe le recuperación exitosa u LiCoO2 utilizando jump'éel reactor ultrasónico. utia'al u mentik le solución inicial ti' 600 mL, coloca 10 g LiCoO ma' válido2 juuch'bil ti' jump'éel vaso precipitados yéetel añadido 2.0mol leti' L LiOH solución, ba'ax ku mezclaron.
Le mezcla bin u vertida ti' le irradiación ultrasónica yéetel le revuelve le dispositivo iniciado, le agitación dispositivo bin colocado ti' yaan tu ts'u' le un'ukul reacción. U calienta 120◦C yéetel túun le Dispositivo ultrasónico j-creada 800W yéetel le ultrasonido modo asab ku estableció tu ciclos u meyaj u pulsado 5 seg leti' 2 seg., apagado. Le irradiación ultrasónica aplicó ichil 6 h, ka ts'o'okole' le mezcla reacción u enfría u temperatura ambiente. Le residuo sólido ku p'o'ik ya'abkach Óoxten yéetel ja' desionizada ka tijik ti' 80◦C tak peso constante. Le muestra obtenida bin u recogida utia'al u posterior producción prueba yéetel batería. Le Buka'aj u ba'al u kuuch ti' u yáax ciclo le u 134.2mAh leti' g yéetel le Buka'aj u ba'al ti' le descarga 133.5mAh leti' g. Le eficiencia u kuuch yéetel descarga yáax ka'atéen j-99.5 ti chúumuk. Ka' 40 ciclos, le Buka'aj u ba'al u descarga Chúuns siendo 132.9mAh leti' g (Zhang et el. 2014).
Meyajtiko'ob cristales LiCoO2 ka'ache' ka' u Ts'a'akal (b) ecografía ti' 120◦C utia'al 6 h. Fuente: Zhang et le 2014
Ultrasónico lixiviación yéetel ácidos orgánicos bey le ácido cítrico jach ma' chéen xoknáalo'obo' sino xan ecológico. Le investigación tu kaxtaj le lixiviación Co yéetel Li ba'axi' asab eficiente yéetel ácido cítrico u yéetel le ácidos inorgánicos H2TUNE'4 ka ácido clorhídrico. Asab u 96 ti chúumuk Co yéetel óol 100 ti chúumuk Li bino'ob u recuperados ti' le baterías iones litio gastado. U jaajile' ti' u le ácidos orgánicos bey le ácido cítrico yéetel ácido acético le económicos yéetel biodegradables, contribuye ventajas económicas yéetel medioambientales u sonicación.
Ultrasonido Industrial u ka'anal potencia
Hielscher Ultrasonics jach u proveedor experimentado u largo utia'al le kaambalilo'ob ti' ultrasonido ma'alob eficientes yéetel confiables, u entregan le k'a'abeto'ob utia'al lixiviar metales residuos potencia. Con el Fin de reprocesar le baterías iones litio yo'osal le extracción metales bey le cobalto, litio, níquel yéetel manganeso, potentes yéetel robustos sistemas ultrasónicos le láakal. Hielscher Ultrasonics’ kúuchilo'ob industriales tales bey le UIP4000hdT (4kW)., UIP10000 (10kW). ka UIP16000 (16kW). le le kaambalilo'ob ultrasonido u ka'anal rendimiento asab potentes ka robustos u k'íiwiko'. Tuláakal k kúuchilo'ob industriales ku páajtal ejecutar continuamente yéetel amplitudes u jach altas tak 200μm ti' operación 24 leti' 7. Utia'al u asab amplitud, Sonotrodos ultrasónicos modificado utia'al u requisitos particulares u disponibles. Robustez le nu'ukulo'ob ultrasonidos Hielscher ku cha'antik jump'éel funcionamiento 24 leti' 7 ichil meyaj aal yéetel le entornos asab exigentes. Hielscher suministros Sonotrodos especiales yéetel reactores altas temperaturas, presiones yéetel corrosivos ts'a'abal, bey xan. Le je'ela' ku beetik u k ultrasonicators industriales asab yáax utia'al yo'osal u Metalurgia Extractiva, tratamientos je'ebix hidrometalúrgicas.
Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento u aproximado k ultrasonicators:
| Volumen lote | Tasa flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0.1 ti' 20L | 0.2 u 4 L leti' min | UIP2000hdT |
| 10 ti' 100L | 2 10 L leti' min | UIP4000 |
| N.a. | 10 100 L leti' min | UIP16000 |
| N.a. | asab nojoch | Cluster u UIP16000 |
Hechos u tojol le su'utalil K'ajóolt
Baterías iones litio
Baterías ion litio (LIB) leti' le Ya'abo'ob terme utia'al pilas (recargables) ku ts'abal ka'anal densidad energía yéetel u integran con frecuencia ti' electrónica jant p'áatalij bey coches electrónicos, coches híbridos, ordenadores portátiles, teléfonos celulares, iPods, etcetera... Ti' comparación yéetel uláak' variantes pilas recargables yéetel similar Buka'aj yéetel Buka'aj u ba'al, LIBs le significativamente asab ligeros.
U jela'anil in ti' le batería p'iskaambal u litio desechables, jump'éel LIB meyajtiko'ob compuestos litio intercalado kúuchil litio metálico je'el bix u electrodo. Le k'ajle' componentes jump'éel batería iones litio le u electrodos – ánodo yéetel le cátodo – yéetel le electrolito.
Mayoría le células comparte componentes náats'al en cuanto a le electrolitos, separador, láminas yéetel carcasa. Le noj bejo' jela'anil in ichil tecnologías celdas le le utilizado bey “materiales activos” Bey cátodo yéetel le ánodo. Le grafito jach le xooko'obo' asab frecuentemente usado bey ánodo, ka' jo'op' u le cátodo meenta'anil ti' capas LiMO2 (M = Mn ti', Co yéetel mix), espinela LiMn2O4, wa LiFePO olivino4. Le electrólitos líquidos orgánicos ti' le electrólito (je'ebix, LiPF6 ta'ab disuelta ti' jump'éel mezcla u solventes orgánicos, tales como carbonato etileno (CE), carbonato dimetilo (DMC), carbonato dietilo (DEC), carbonato u metilo etilo (EMC), etc.) ku cha'antik le kaajil tu'ux iónico.
Dependiendo de le positivo (cátodo) yéetel le electrodo negativo (ánodo). le materiales, le densidad energía yéetel voltaje LIBs varían respectivamente.
Le ken u meyajtiko'ob ichil eléctricos, ku meyajtiko'ob in menudo u vehículo eléctrico ti' batería (EVB) wa batería tracción. Táan a baterías tracción ku utilizan ti' montacargas ti', le u golf eléctricos, fregadoras, motocicletas eléctricas, coches eléctricos, camiones, camionetas yéetel uláak' kisbuuts'o'ob eléctricos.
Reciclaje baterías u ion-litio gastadas u metales
Ti' comparación yéetel uláak' tipos baterías ka u menudo ya'alik plomo wa cadmio, le baterías ion-litio ya'alik metales bey tóxicos ka tune' ku yáalkabo'ob yáanal bey respetuoso u ka'a jeets'. Ma' embargo, le nojoch cantidad baterías iones litio, ba'ax yaan u Ch'íin baterías coches eléctricos, yúuchul jump'éel talamil le residuos. Tune', k'a'abéet jump'éel circuito cerrado u reciclaje baterías ion-litio. Tak jump'éel ch'aaj u sáasil económico, elementos metálicos bey hierro, cobre, níquel, cobalto yéetel litio páajtal recuperados yéetel reutilizados ti' le producción túumben baterías. Reciclaje je'el Je'e bix u páajtale' jump'éel futura escasez, bey xan.
Kex le baterías yéetel kuuch u asab altas níquel táan u yok'ol te' k'íiwiko', ma' leti' páajtal producir le baterías ma' cobalto. Le asab contenido níquel yaan ti' jump'éel tojol: yéetel juntúul contenido creciente u níquel, u reduce u estabilidad le batería yéetel u reducción u ciclo kuxtal yéetel le Buka'aj u ba'al u kuuch rápida.
Yaantal creciente ti' le baterías Li-ion ku k'áatik aumento Buka'aj u ba'al reciclaje ti' le baterías desechos.
Tuukula' reciclaje
Baterías kisbuuts'o'ob eléctricos bey Tesla Roadster yaan ti' ku bisik aproximada 10 ja'abo'ob.
Le reciclaje le baterías Li-ion le jump'éel tuukula' exigente tak ka'anal tensión yéetel táan implicados yik'áalil químicos peligrosos, ku taalo' yéetel le riesgos fugitivo termal, u descargas eléctricas yéetel le emisión sustancias peligrosas.
Con el Fin de establecer jump'éel circuito cerrado ti' reciclaje, Amal enlace químico yéetel le elementos k'a'abéet yaantal separados ti' u fracciones individuales. Ba'ale' le energía k'a'abeto'ob utia'al bey juntúul circuito cerrado u reciclaje le jach caros. Le materiales asab valiosos utia'al u recuperación u metales bey mix, Co, Cu, Li, etc. tak ko'oj mineras yéetel ka'anatako'ob tojol le mercado le componentes metálicos ku betiko'ob le reciclaje económicamente atractivo.
Le tuukula' reciclaje baterías ion-litio u Revolución yéetel le desmantelamiento yéetel u descarga le baterías. Bey ma' Je'e le batería, jach k'a'abeto'ob jump'éel estabilización utia'al u inactivar le sustancias químicas ti' le batería. Estabilización u kaxta'al u yúuchul u congelación criogénica wa controlado oxidación. Dependiendo de le Buka'aj le batería, le baterías táan u béeytal u desmanteladas ka desmontadas tak u célula. Ka' desmontar yéetel trituración, le componentes táan aislados tumen ya'ab métodos (cribado, tamizado, selección k'ab, magnética, mojado yéetel separación balística) utia'al u luk'ul Teeche' le cubiertas ti' le célula, aluminio, cobre yéetel plásticos le tuunicha' le electrodo. Separación le materiales electrodo u ti'al k'a'abeto'ob le procesos yéetel, Ts'a'akal p'el. ej. hidrometalúrgico.
Pirolisis
Utia'al le tuukula' pirolítico, baterías ralladas ku fundidas tu píib tu'ux le tuunicho' tu'ux ku añade bey juntúul aj nu'uktaj formación escoria.
Procesos hidrotermales
Tuukula' hidrometalúrgico ku basa tu reacciones ácidas utia'al u precipitar le sales bey le metales. Procesos hidrometalúrgicos típicos incluyen le lixiviación, precipitación, intercambio iónico, extracción tumen solventes yéetel electrólisis soluciones acuosas.
Le ventaja u Ts'a'akal hidrotérmico leti' le rendimiento ka'anal recuperación u + 95 ti chúumuk mix yéetel Co bey sales, + 90 ti chúumuk Li je'el u páajtal u precipitado yéetel u yala'ab u páajtal recuperar tak le 80 ti chúumuk.
Especialmente le cobalto jach jump'éel componente crítico ti' cátodos baterías iones litio ka'anal energía yéetel usos le energía.
Actuales coches híbridos bey le Prius ti' Toyota, búukinta'al níquel metal hidruro, u jach desmontado, descargan yéetel reciclan u kin tuukul similar bey le baterías Li-ion.
Literatura leti' referencias
- 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.
Sonicación u nojoch alcance ti' le laboratorio yéetel Banco ti' le producción industrial.