Откуда берут литий для автомобильных аккумуляторов?

Человечество вот-вот забудет об ископаемом топливе. Каким бы преувеличенным и ненадежным ни звучало это утверждение, нам просто нужно задуматься над выводом о том, что движущая сила на планете на протяжении многих лет была иной.

Это химический элемент литий, из которого делают батареи для всех устройств. Оказывается, материал дает энергию всему, что нас окружает – от электробритвы в ванной, через мобильный телефон в кармане до электромобиля в гараже.

Устойчивый рост рынка электроники дает аналитикам основание прогнозировать рост спроса на литий на 25% в ближайшие несколько лет. Но как человечество сможет использовать силу легчайшего металла, который воспламеняется при каждом прикосновении к воде? И как его вообще добывают из недр земли? Ответы на эти вопросы приведены в публикации в технологическом издании Gizmodo.

Название литий происходит от греческого слова «камень». Это третий элемент периодической таблицы – серебристо-белый щелочной металл, настолько мягкий, что его можно разрезать обычным ножом. Литий также является твердым веществом с самой низкой плотностью на Земле, сравнимой с плотностью сосны. Из-за непереносимости влаги в воздухе литий обычно хранится в анаэробной среде, покрытой минеральным маслом, парафином или другой жидкостью, отталкивающей воду.

Неустойчивое состояние лития – основа его сложной добычи, что приводит к высокой цене. Фактически, литий в природе не находится в свободном состоянии, а всегда как компонент в составе некоторых горных пород, соленой воды и глины. Даже большие количества (литий – 33-й по частоте элемент) не способствуют извлечению материала.

Крупнейшими производителями лития являются Чили и Аргентина, которые контролируют 60% годового производства на планете. Австралия и Китай владеют еще 30%, а оставшиеся 10% добываются в США и России. Агентство по охране окружающей среды США оценивает запасы лития в 13 миллионов тонн, более половины из которых, как полагают, находится в Боливии.

Исторически добыча лития началась с классической добычи. Вы копаете яму, достаете понравившиеся камни, затем отдаете их на обработку, во время которой добывается ценный ингредиент. Проблема в том, что когда дело доходит до лития, процесс чрезвычайно дорогостоящий, требует много времени и занимает много времени. Низкое содержание металлов в породах означает, что для извлечения очень небольшого количества лития необходимо выкопать тысячи тонн породы.

За прошедшие годы метод извлечения этого элемента из соленой воды, на который в настоящее время полагаются Чили и Аргентина, оказался более эффективным. Обе страны используют соленые озера в пустыне, где концентрация лития самая высокая. Этот процесс включает перекачку воды (в некоторых случаях под землю) в большие бассейны, где она испаряется от солнца и остается только ил, глина и соль, из которых впоследствии извлекается ценный литий.

Поиск

Как и ожидалось, оказывается, что в настоящее время в мире не производится достаточно лития, чтобы заменить большую часть из 900 миллионов автомобилей их электрическими аналогами, использующими литий-ионные батареи. «Автомобильным аккумуляторам требуется в 100 раз больше карбоната лития, чем, например, аккумуляторам для ноутбуков. Революция экологичных автомобилей вот-вот сделает литий одним из наиболее стратегически ценных материалов на планете », – сказала Мэри Энн Райт из Johnson Controls-Saft, одного из производителей лития.

«Для производства 60 миллионов подключаемых к сети гибридных автомобилей с использованием небольших литий-ионных аккумуляторов требуется огромное количество 420 000 тонн карбоната лития. Это в шесть раз больше, чем в мире ежегодно », – сказал Уильям Тахилл, директор по исследованиям Meridian International Research. «Однако мы не должны забывать, что полностью электрические автомобили нуждаются в батареях большего размера, для которых потребуется еще больше лития», – добавил он.

Открытие

Литий был открыт в 1817 году шведским химиком Иоганном Августом Арфведсоном, который первым выделил металл из кристаллического вещества петалита. В течение следующих нескольких десятилетий многие исследователи были вдохновлены физическими свойствами металла. В 1855 году химики Роберт Бунзен и Август Матиизен открыли способ осаждения больших количеств лития из хлорида лития с помощью электролиза, что привело к первому производству лития в 1916 году и его массовому преобразованию в 1923 году.

Литий использовался во время Второй мировой войны в качестве высокотемпературной смазки для авиационных двигателей. Затем ученые обнаружили, что этот металл имеет высокую температуру плавления и менее подвержен коррозии, чем кальциевые смазки, используемые до сих пор. Литий также сыграл важную роль в холодной войне, когда ионы лития использовались для создания трития, который увеличивал эффективность водородных бомб.

С конца 1950-х до середины 1980-х годов доминирующим производителем лития были Соединенные Штаты. Примерно за четверть века Америке удалось накопить запас в 42 тысячи тонн гидроксида лития. В 1976 г. страна удовлетворяла 80% мирового спроса на металл, и ее доминирование продолжалось до 1984 г., когда было открыто крупнейшее месторождение лития – в Чили.