99% чистоты из «грязных» растворов: прорыв в производстве аккумуляторного лития

Учёные Чикагского университета разработали новый электрохимический способ извлечения лития, который позволяет получать металл чистотой до 99% даже из крайне «грязных» растворов, где на один ион лития приходится примерно тысяча ионов натрия. Это может заметно изменить подход к добыче одного из ключевых материалов для аккумуляторов.

Изображение: UChicago PME/Heru Dharma

Метод основан на электрохимическом процессе, при котором ионы лития под действием электрического тока «встраиваются» в слоистую структуру материала. В качестве такого материала исследователи использовали оксид кобальта. Проблема, с которой долго сталкивались учёные, заключалась в том, что вместе с литием в структуру почти так же охотно проникали и ионы натрия: они очень похожи по размеру и заряду, из-за чего разделить их было крайне сложно.

Команда нашла решение в тонкой настройке самого процесса. Оказалось, что решающую роль играет баланс между скоростью внедрения ионов и их естественным перераспределением внутри материала до достижения равновесия. Подбирая размер частиц и замедляя процесс, исследователям удалось добиться почти «избирательного» захвата лития — натрий при этом практически не попадал в структуру.

В результате получался литий с чистотой около 99% даже из исходных растворов с крайне неблагоприятным соотношением ионов.

Разработка может стать альтернативой традиционным методам добычи, которые сегодня основаны либо на использовании агрессивных химических реагентов, либо на длительном испарении больших объёмов солёных рассолов в бассейнах. Новый подход потенциально позволяет сделать процесс более экологичным и эффективным, особенно при переработке природных рассолов и вторичного сырья.

©  iXBT