Nová metoda těžby lithia: Vědci z USA dosáhli 99% čistoty i z roztoků s vysokým obsahem sodíku

Poptávka po lithiu, klíčovém materiálu pro baterie, pravděpodobně do roku 2040 nepokryje ani polovinu očekávané spotřeby.

Poptávka po lithiu, klíčovém materiálu pro baterie, pravděpodobně do roku 2040 nepokryje ani polovinu očekávané spotřeby. Současné metody těžby jsou navíc náročné na životní prostředí, ať už jde o tavení rudy spodumen za použití velkého množství kyseliny, nebo o odpařování milionů litrů slané vody z podzemních ložisek v obřích solných pánvích.

Vědci ze Školy molekulárního inženýrství Pritzkerovy univerzity v Chicagu nyní vyvinuli novou elektrochemickou metodu, která umožňuje extrahovat lithium s 99% čistotou i z roztoků, kde je poměr sodíku k lithiu 1 000 ku 1. Tato technika využívá elektrochemickou interkalaci, což je proces, při kterém se pomocí elektrického proudu vkládají ionty mezi vrstvy jiného materiálu, v tomto případě oxidu kobaltu.

Výzvou při extrakci materiálů z vody je, že filtry poháněné elektrickým proudem, které propouštějí nabité ionty lithia mikroskopickými cestami, zároveň propouštějí i jiné ionty, včetně mnohem hojnějšího sodíku. Sodík je lithiu chemicky velmi podobný co do náboje a velikosti. Tým zjistil, že iontové cesty, které propouštějí lithium vrstveným materiálem, jsou řízeny vzájemným působením dvou sil: interkalace poháněné elektrickým nábojem a přirozené iontové výměny, při které se ionty snaží dosáhnout rovnováhy.

Klíčem k úspěchu bylo optimalizovat velikost částic lithiových iontů a najít rovnováhu mezi těmito dvěma konkurenčními reakcemi. Pomalým vkládáním iontů a nalezením ideální velikosti částic se vědcům podařilo dosáhnout vysoké selektivity a reverzibility procesu. Tento objev představuje významný pokrok jak v čisté vědě, tak v cestě k vývoji nových, prakticky použitelných extrakčních technik, které by mohly zajistit udržitelnější dodávky lithia pro budoucí generace baterií.