Наш блог

8 июля Tesla подала заявку на патент на процессы извлечения лития из глинистого минерала и его составных элементов. Литий был в авангарде многих технологических изменений с 1990-х годов благодаря коммерциализации литий-ионных аккумуляторов — это причина революции в электромобилях (EV) и устройствах для личного пользования.

Литий жизненно важен для перехода к чистой энергии для батарей, которые обеспечивают питание и накапливают энергию. Это шлюз, который позволяет стабильно и надежно выпускать возобновляемую энергию. Спрос на литий резко вырос в последние годы, поскольку автопроизводители все больше переходят на электромобили, особенно после того, как многие страны, включая Великобританию, Швецию, Нидерланды, Францию, Норвегию и Канаду, объявили о поэтапном отказе от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.

По данным Всемирного банка, для достижения глобальных климатических целей к 2050 году потребуется в 5 раз больше лития, чем добывается в настоящее время.

Новая заявка на патент Tesla включает предоставление глинистого минерала, содержащего литий, смешивание источника катионов с глинистым минералом, выполнение высокоэнергетической мельницы глинистого минерала и выполнение жидкого выщелачивания для получения выщелачивающего раствора, богатого литием.

Повсеместная потребность в литии

Электромобиль может иметь 5000 аккумуляторных элементов и потребовать 10 кг лития. Одна тонна лития может помочь удовлетворить потребность 90 электромобилей. Для производства одного миллиона электромобилей требуется около 60 000 тонн эквивалента карбоната лития. Генеральный директор Tesla Илон Маск отметил, что к 2027 году необходимо произвести 30 миллионов электромобилей, а для этого потребуется 1,8 миллиона тонн эквивалента карбоната лития.

Рассмотрим аккумуляторную батарею Tesla Model S. Тысячи цилиндрических ячеек — немного похожих на матрешки — с компонентами, полученными со всего мира, преобразуют литий и электроны в энергию, достаточную для того, чтобы разгонять автомобиль на сотни километров снова и снова, без выбросов из выхлопной трубы. .

Обычно основной блок содержит несколько модулей, каждый из которых состоит из множества ячеек меньшего размера. Внутри каждой ячейки атомы лития перемещаются через электролит между графитовым анодом и катодным листом, состоящим из оксида металла.

Получение лития обычными способами наносит ущерб окружающей среде из-за выбросов углерода, деградации воды и земли. Спрос на литий с меньшим воздействием на окружающую среду, похоже, набирает обороты.

Особенности патентной заявки Tesla

В патенте, озаглавленном «Селективное извлечение лития из глинистых минералов», утверждается, что извлечение лития из руды с использованием хлорида натрия является экологически безопасным способом получения металла по сравнению с применяемыми в настоящее время методами, такими как кислотное выщелачивание. По словам Теслы, это также позволяет увеличить возврат.

Глинистые минералы состоят из микроскопических слоев каркаса, состоящих из Li, Na, K, Al, Si, Mg, Ca, Fe, O и / или OH, и межслоевых пространств, через которые могут проходить катионы, такие как Li, Na, K и Mg. проводиться в воде или других электролитах. Положение атома лития в этой минеральной структуре имеет решающее значение для того, как его можно извлечь — если литий находится внутри каркасного слоя или плавает в промежуточном слое.

Литий в небольших количествах широко распространен в глинистых минералах. Многие из них присутствуют в глинах в виде примесей, включений, в полостях решетки, абсорбируются на поверхности или путем изоморфного замещения, последнее из которых является наиболее распространенным.

Введение к заявке на патент Tesla предлагает краткий обзор лития, объясняя, что это стратегический металл для индустрии литий-ионных аккумуляторов (LIB) и электромобилей (EV). Было определено, что экономически выгодное извлечение лития из различных источников лития необходимо для снижения стоимости аккумуляторов и электромобилей.

В документе говорится, что, хотя доминирующими источниками лития, обычно используемыми для добычи, являются литиевые рассолы — из-за низкой стоимости, связанной с извлечением лития из этих источников, — постоянно растущий спрос на LIB заставляет исследовать другие источники лития. В новой заявке на патент Tesla рассматривается другой метод извлечения лития: извлечение лития из глинистых минералов.

Вот что будет включать предлагаемый процесс Тесла для извлечения лития из глинистого минерала:

• получение глинистого минерала, содержащего литий;
• выполнение высокоэнергетической мельницы глинистого минерала;
• смешивание источника катионов с глинистым минералом одновременно с, до или после проведения высокоэнергетической мельницы с образованием смеси, в которой источник катионов включает катион и анион; а также,
• контактирование смеси измельченного глинистого материала и источника катионов с растворителем для извлечения лития из измельченного глинистого материала и образования богатого литием выщелачивающего раствора.

В этом процессе литий получают путем кислотного выщелачивания, когда глинистые минералы смешивают с водным раствором обычных минеральных кислот, таких как H 2 SO 4 или HCl, а затем нагревают при атмосферном давлении для выщелачивания литий, содержащийся в глинистых минералах. Тесла утверждает, что этот метод кислотного выщелачивания не только выщелачивает литий, но также выщелачивает высокие концентрации примесей, включая Na, K, Fe, Al, Ca и Mg.

Литий обычно добывают из минералов, обнаруженных в магматических породах, сложенных крупными породами (сподумен), или в воде с высокой концентрацией карбоната лития. В заявке на патент Tesla глиняный материал был описан как содержащий один или несколько дополнительных минералов, выбранных из группы, состоящей из сподумена, лепидолита, циннвальдита, смектита, гекторита, мусковита и их комбинаций. Глинистый минерал содержит один или несколько дополнительных элементов, выбранных из группы, состоящей из натрия, калия, железа, алюминия, кальция, магния, кремния, хрома и их комбинаций.

В заявке на патент Tesla отмечается, что высокие потери лития из-за последующего удаления примесных элементов, особенно удаления алюминия, могут значительно снизить общую эффективность извлечения лития.

В настоящее время разрабатывается множество различных подходов к увеличению количества лития, доступного для технологической отрасли.

Компания Vulcan Energy Resources объявила, что ее основная площадка имеет значительные запасы с концентрацией лития 181 миллиграмм на литр. В настоящее время проводится полное технико-экономическое обоснование с целью увеличения промышленного производства лития до 2023-24 годов. «У нас есть ресурсы, которые достаточно велики, чтобы удовлетворить очень значительную часть спроса на европейских рынках здесь на многие-многие годы вперед», — заявил генеральный директор Vulcan Фрэнсис Ведин на отраслевой конференции в октябре прошлого года.

Подход Standard Lithium был сосредоточен на использовании современного технологического подхода для извлечения лития не только быстрее, но и для получения продукта более высокой чистоты и уменьшения связанного с этим воздействия на окружающую среду. Используя подход Стива Джобса, работающего в обратном направлении, к развитию технологий, проект стимулирует процесс. Этот принцип был основополагающим для их команды при разработке собственного процесса LiSTR DLE (LiSTR — это аббревиатура от «литиевый реактор с мешалкой»).

Заявка на патент Tesla поступила в период неуверенности в том, что литий, готовый к работе от батарей, может закончиться к 2025 году. А поскольку электромобили начинают покорять дороги, ресурсы лития имеют решающее значение для перехода к миру с нулевым уровнем выбросов.