В последнее время очень много разговоров про новые батареи и электромобили. И в подавляющем числе устройств используется литий-ионные батареи. Сегодня немного разберем, что это за металл, где применяется и как добывается.
Литий (Li, лат. lithium) — серебристо-белый, мягкий и пластичный металл, который в чистом виде в природе не встречается, так как он очень химически активен и связывается с другими химическими элементами. Он содержится в морской воде, глинах, солевых отложениях. Относящийся к щелочным металлам, из всей этой группы имеет самую низкую плотность при комнатной температуре.
Основные производители лития это:
- Австралия добывает примерно — 55%
- Чили поставляет примерно — 23%
- Китай — 10%
- Аргентина — 8%
Как добывают литий?
Самый очевидный вариант добычи самого легкого метала — из природных минералов. Ищем руду, копаем, перерабатываем. И такой способ есть — добыча металла из пегматитовых минералов. Раньше этот способ был главным, к примеру, в Австралии его применяют для получения лития из сподумена (от др.-греч. σποδούμενος — «обращаемый в пепел»). Именно залежи пегматитовых минералов включены в перечни разведанных литиевых месторождений.
Второй вариант добычи очень интересен. Это метод выпаривания лития из глин солончаков. Этот способ активно используется в американских пустынях. Например, На солончаках строят большие озера для выпаривания. Когда гидроксид лития достигает необходимой концентрации, его осаждают с добавлением карбоната натрия и гидроксида кальция. Данная технология недорогая, но процесс добычи длится 1,5–2 года. Солончаковые глины богаты литием, что делает данный метод особо привлекательным. Но есть у него и минус – примеси железа или магния, от которого непросто избавиться, и вред для окружающей среды.
Еще один интересный момент в том, что пока, солончаки не внесены с список разведанных месторождений. Получается, что добыча лития выросла, он реально добывается, но в статистику мировых запасов эти месторождения не попадают. Но это временно, так как способ выпаривания используется относительно недавно.
И третий способ — получение лития из отработанных аккумуляторов. Пока еще экспериментальный способ, который потребует еще несколько лет разработок. Но в будущем, возможно станет одним из основных способов получения лития.
Где применяется?
Первое что приходит в голову — аккумуляторы. И это на данный момент самое активное использование лития. Из него делают аноды, в том числе и для аккумуляторов с твердым электролитом. Кобальтат лития и молибдат лития показали лучшие эксплуатационные свойства и энергоёмкость в качестве положительного электрода литиевых аккумуляторов.
Гидроксид лития используется как один из компонентов для приготовления электролита щелочных аккумуляторов. Добавление гидрооксида лития к электролиту тяговых железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых аккумуляторных батарей повышает их срок службы в 3 раза и ёмкость на 21 % (за счёт образования никелатов лития).
Но не одними аккумуляторами ограничивается использование этого металла.
Монокристаллы фторида лития используются для изготовления высокоэффективных (КПД 80 %) лазеров. Перхлорат лития используют в качестве окислителя. Нитрат лития горит насыщенным красным цветом и его используют в пиротехнике.
Литий добавляют в припой, в сочетании с золотом, серебром и медью можно получить отличное качество пайки. Сплавы лития, магния и других металлов, используется в космонавтике. На основе алюмината и силиката лития создана керамика, затвердевающая при комнатной температуре и используемая в военной технике, металлургии, и, в перспективе, в термоядерной энергетике. А литий-алюмо-силикатное стекло имеет высокую прочность.
В чёрной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Литий иногда применяется для восстановления методами металлотермии редких металлов.
Литий добавляют в качественные технические смазочные материалы и даже используют в медицине для лечения психических заболеваний.
Сколько надо лития?
Самый простой ответ — чем больше, тем лучше. Производство начинает постепенно отставать от потребления, что влияет на цены и вызывает беспокойство промышленников. В 2019 году глобальные подтвержденные запасы этого металла оценивались в 17 млн тонн. В России же запасы оценивались в 900 000 тонн. Если взять потенциально «плодородные» месторождения, то получится около 62 млн тонн. Если говорить проще, то лития мало. Может быть появятся способы фильтрации лития из воды, или откроются новые месторождения, но этого мы пока не знаем.
Европа уже озаботилась тем, что для энергоперехода потребуется большое количество лития. Сейчас там планируются к строительству около 50 новых предприятий по производству тяговых батарей. Volkswagen намеревается построить не менее шести, Daimler вместе с партнёрами рассчитывает построить четыре предприятия, от них пытается не отставать Renault. Вторичная переработка на данный момент может дать 20-30% потребности, остальное придется добывать.
Цены будут расти
Очевидно, снижения цен в ближайшее время не будет. Наоборот, ограниченное предложение и стремительно растущий спрос на литий скорее всего приведет к дальнейшему удорожанию и сырья, и литиевых батарей, и акций их производителей. По предварительным прогнозам, в ближайшие годы автопроизводители по примеру Tesla будут подписывать многолетние соглашения о поставках и создавать совместные компании для финансирования литиевых рудников.
