В Китае ученые нашли эффективный способ добычи лития для аккумуляторов

В Китае ученые нашли эффективный способ добычи лития для аккумуляторов

Ученые из Китайского университета нефти в Пекине представили инновационный электродный материал, который улучшает извлечение лития из рассолов соленых озер. Об этом сообщает Interesting Engineering.

Литий (Li) — химический элемент, относящийся к группе щелочных металлов в периодической таблице. Как основной компонент литий-ионных аккумуляторов, он используется для питания электромобилей и в достижениях в сфере возобновляемой энергетики, а также имеет широкое применение в повседневных технологиях, таких как цифровые камеры, мобильные телефоны, ноутбуки и медицинское оборудование.

С глобальным стремлением к устойчивости и растущей зависимостью от систем на батареях спрос на литий продолжает расти. Прогнозы указывают на серьезный дефицит поставок лития к 2030 году, при этом запасы соленой воды в соленых озерах Китая составляют 80% мировых ресурсов.

Однако эффективное выделение Li⁺ из сопутствующих металлов остается значительным вызовом, требующим передовых технологий для повышения эффективности и чистоты. Для решения этой проблемы исследовательская группа разработала улучшенный электродный материал, который позволяет улучшить извлечение лития из рассолов соленых озер, максимально используя их потенциал.

Прорыв в добыче лития

Новый материал сочетает в себе наночастицы оксида металла SnO₂, который накапливает литий, с электродом LiMn₂O₄ (LMO) — широко используемым материалом для селективного захвата Li⁺, — образуя гибридную структуру, которая улучшает как емкость, так и стабильность во время извлечения лития.

После успешной разработки этого модифицированного электрода с наночастицами SnO₂ исследовательская группа проверила его продуктивность в имитационном рассоле. Эксперимент показал, что наночастицы SnO₂ действуют как стабилизирующие островки, уменьшая механическое напряжение во время циклов заряда-разряда и предотвращая деградацию материала.

Это новшество не только продлевает срок службы электрода, но и обеспечивает большую селективность лития, делая процесс извлечения более стабильным, эффективным и жизнеспособным для масштабных применений. Кроме того, результаты показали, что модифицированный электрод эффективно противодействует растворению марганца, что является давней проблемой для обычных электродов LMO.

Результаты также подтвердили высокую эффективность электрода с электроадсорбционной емкостью 19,76 мг г¹, коэффициентом диффузии ионов лития 1,08×10¹¹¹ см² с¹ и степенью сохранения емкости 61,03% после 30 циклов, что превосходит продуктивность немодифицированных электродов LMO.

Перспективы и промышленное применение

Результаты исследования подчеркивают потенциал электрода для масштабного извлечения лития, предлагая более эффективную и стабильную альтернативу существующим технологиям.

Вэньшуай Чжу, профессор Китайского университета нефти в Пекине и один из авторов исследования, надеется, что работа даст представление о разработке электрохимических методов извлечения литиевых ресурсов из природных рассолов соленых озер.

"В дальнейшем мы планируем оптимизировать процесс подготовки электродов, чтобы достичь простоты подготовки и одновременно повысить эффективность извлечения лития для удовлетворения основных требований индустриализации", — отмечает Чжу. — "Разработанные нами материалы для извлечения лития из электродов имеют потенциал применения в электрохимическом извлечении лития из различных жидких литиевых ресурсов, таких как рассол соленых озер, морской рассол и добычная вода нефтяных и газовых месторождений".