杭州成功超声设备有限公司超声波技术提升锂离子电池回收效率

锂作为稀缺且价值极高的材料，广泛应用于锂离子电池等高性能电池中。在锂离子电池回收过程中，锂是具有价值的回收材料，同时钴、锰、镍、铜和铝等矿物与金属也具有重要回收价值。高强度超声波技术作为高剪切搅拌与浸出工艺，能从废旧电池中提取、分离并溶解贵重矿物与金属。该超声处理方法具有高效节能的明显优势，可轻松集成于全规模商业化回收设施中。

6kW超声波声化学设备(配置200L搅拌桶及冷水机)

概述：锂离子电池回收流程

废旧锂离子电池中贵金属与材料的回收过程通常包含以下步骤：

1. 收集与分拣：收集废旧锂离子电池，并按类型和化学成分进行分类。

2. 拆解处理：首先破除电池外壳塑料保护层，随后将裸露电池置于液氮环境中，以中和其内部活性事故性物质。此步骤可有效防止储存能量突然释放引发的自燃或其他事故。

3. 粉碎处理：拆解后的电池被粉碎成更小碎片，以增加后续处理的表面积。

4. 电极剥离：在金属提取处理前，需将分离的电极(即正极、负极)进一步拆解。由于正极材料通常附着在铝箔上，需采用化学剥离法将其剥离。

4. 电极剥离：在金属提取处理前，需将分离的电极(即正极、负极)进一步拆解。由于正极材料通常通过粘合剂(常见为聚偏二氟乙烯PVDF或聚四氟乙烯PTFE)附着于铝箔上，因此正极材料与铝箔的分离过程尤为困难。

5. 化学处理：粉碎后的电池组件需经过多种化学处理，以溶解并分离不同材料。这可能涉及使用酸或其他溶剂进行浸出，从而提取锂、钴、镍和铜等有价金属。

6. 回收与提纯：溶解的金属随后通过沉淀、溶剂萃取或电化学方法等工艺从溶液中回收。这些步骤有助于提纯并浓缩贵金属。

超声波技术提升贵金属回收效率

大功率超声波能通过强化反应过程，明显提升电极剥离与贵金属材料浸出步骤的效率，从而大幅提高回收率。超声处理技术利用高强度超声波在液体介质中产生机械振动与声学空化效应。其强大作用力通过以下方式促进废旧锂离子电池中贵金属的回收过程：

1. 粉碎分解：超声波作用能将破碎的电池材料进一步分解，形成更细小的颗粒。微小颗粒具有更大的表面积，从而使化学浸出过程更高效，有助于释放有价金属。

2. 浸出效率提升：在浸出过程中应用超声波技术，可增强固体材料与浸出溶液的接触，提高金属提取效率。超声浸出技术能促进金属提取，提高钴、锰、镍、铜、铝等金属矿物的回收率。

3. 电极剥离优化：电池回收中的电极剥离旨在分离电极、电解液、隔膜等组件，以便单独处理或回收。超声波技术可辅助剥离并清理电极涂层，其声学机械力能有效促进电极各层的分离。

4. 反应加速：超声波技术能实现更快速彻底的混合，从而加速金属回收与提纯阶段的化学反应。

5. 降低能耗：超声波技术可提升工艺效率，减少废旧电池金属回收所需的时间和能源消耗。

超声波技术可通过提升回收流程中各环节的效能与效率，在改善废旧锂离子电池贵金属及材料回收工艺方面发挥积极作用。

超声空化法实现负极分离

超声处理通过声学空化效应将负极材料与铝箔分离。

声学或超声空化由局部产生的高压、高温及其骤降引发，形成相应的压差与温差，并产生剧烈的微湍流和高剪切微射流。这些空化力作用于表面结合面，促进物质传递并引发侵蚀。通过产生如此强烈的化学、物理、热学和机械性质的强力，超声空化创造了所需的搅拌和质量传递，从而破坏锂离子电池中用于将负极固定在集流体/铝箔上的有机粘合剂结构。

靠机械搅拌等搅动方式不足以有效剥离负极材料与铝箔的结合，而高的强度超声处理则能提供必要的声化学和声机械能量，将负极材料完全从集流体上除掉。与机械搅拌不同，超声空化作用会产生强烈的湍流、局部高温高压以及搅动、流体流动和液流喷射，这些作用能破坏将负极与铝箔连接的粘合剂(如聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯)，并侵蚀负极和铝箔的表面。由此，两种材料间的粘合剂被彻底破坏，负极与铝箔得以有效分离。

例如，采用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，在70°C条件下(超声功率240W，超声处理时间90分钟)进行超声分离，可实现99%的高效负极去除率。由于超声负极分离能均匀分散材料并防止较大团聚体的形成，从而促进后续金属浸出过程的进行。

超声波空化效应

矿物超声波浸出

上述超声波空化效应同样促进废旧电池中金属的浸出。高的强度超声波处理不只是用于电池回收中的矿物回收，还广泛应用于湿法冶金及贵金属矿石(如矿渣)的浸出工艺。局部产生的高温、高压及剪切力明显增强金属浸出效率。这使得超声波金属回收兼具节能与经济性。

废旧锂离子电池矿物超声波浸出技术具有高回收率和高效性。例如在正极矿物回收过程中，成功采用硫酸(H₂SO₄)配合过氧化氢(H₂O₂)作为浸出剂。采用硫酸进行超声波浸出时，钴回收率达94.63%，锂回收率达98.62%。

使用有机柠檬酸(C6H8O7·H2O)进行超声波浸出可实现极高的铜和锂回收率，分别获得96%的铜和近100%的锂。

采用有机柠檬酸(C6H8O7·H2O)进行超声浸出时，废锂离子电池中铜和锂的回收率极高，分别达到96%和近100%。

简单安全：从可行性测试到工业化超声波规模化应用

回收

高性能锂离子电池回收超声波设备可轻松实现台式、中试及工业规模安装。由于超声波正极分离与废旧电池矿物超声波浸出技术已属成熟工艺，从初始试验、工艺优化到满足特定工艺要求，再到安装全工业级超声波分离和/或浸出系统的全流程，均可快速简便地完成。

适用于任意体积的超声波探头与声学反应器

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