У Китаї вчені знайшли ефективний спосіб видобутку літію для акумуляторів

У Китаї вчені знайшли ефективний спосіб видобутку літію для акумуляторів

Вчені з Китайського університету нафти в Пекіні презентували інноваційний електродний матеріал, який покращує вилучення літію з розсолів солоних озер. Про це повідомляє Interesting Engineering.

Літій (Li) — хімічний елемент, що належить до групи лужних металів у періодичній таблиці. Як основний компонент літій-іонних акумуляторів, він використовується для живлення електромобілів та у досягненнях у сфері відновлюваної енергетики, а також має широке застосування в повсякденних технологіях, наприклад, в цифрових камерах, мобільних телефонах, ноутбуках та медичному обладнанні.

З глобальним прагненням до стійкості та зростаючою залежністю від систем на батареях попит на літій продовжує зростати. Прогнози вказують на серйозний дефіцит постачання літію до 2030 року, при цьому запаси солоної води в солоних озерах Китаю становлять 80% світових ресурсів.

Проте ефективне виділення Li⁺ з супутніх металів залишається значним викликом, що вимагає передових технологій для підвищення ефективності та чистоти. Для розв’язання цієї проблеми дослідницька група розробила покращений електродний матеріал, що дозволяє покращити вилучення літію з розсолів солоних озер, максимально використовуючи їхній потенціал.

Прорив у видобутку літію

Новий матеріал поєднує в собі наночастинки оксиду металу SnO₂, який накопичує літій, з електродом LiMn₂O₄ (LMO) — широко використовуваним матеріалом для селективного захоплення Li⁺, — утворюючи гібридну структуру, що покращує як місткість, так і стабільність під час вилучення літію.

Після успішної розробки цього модифікованого електрода з наночастинками SnO₂ дослідницька група перевірила його продуктивність в імітованому розсолі. Експеримент показав, що наночастинки SnO₂ діють як стабілізуючі острівці, зменшуючи механічну напругу під час циклів заряду-розряду та запобігаючи деградації матеріалу.

Це нововведення не лише подовжує термін служби електрода, але й забезпечує більшу селективність літію, роблячи процес вилучення більш стабільним, ефективним і життєздатним для масштабних застосувань. Окрім того, результати показали, що модифікований електрод ефективно протидіє розчиненню марганцю, що є давньою проблемою для звичайних електродів LMO.

Результати також підтвердили високу ефективність електрода з електроадсорбційною місткістю 19,76 мг г¹, коефіцієнтом дифузії іонів літію 1,08×10¹¹¹ см² с¹ і ступенем збереження місткості 61,03% після 30 циклів, що перевершує продуктивність немодифікованих електродів LMO.

Перспективи та промислове застосування

Результати дослідження підкреслюють потенціал електрода для масштабного вилучення літію, пропонуючи ефективнішу і стабільнішу альтернативу існуючим технологіям.

Веньшуай Чжу, професор Китайського університету нафти в Пекіні та один з авторів дослідження, сподівається, що робота дасть уявлення про розробку електрохімічних методів вилучення літієвих ресурсів з природних розсолів солоних озер.

"Надалі ми плануємо оптимізувати процес підготовки електродів, щоб досягти простоти підготовки та одночасно підвищити ефективність вилучення літію для задоволення основних вимог індустріалізації", — зазначає Чжу. — "Розроблені нами матеріали для вилучення літію з електродів мають потенційне застосування в електрохімічному вилученні літію з різних рідких літієвих ресурсів, як-от розсіл солоних озер, морський розсіл та видобувна вода нафтових і газових родовищ".