Загрязнение производства литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы считаются лицом технологической революции, предлагая надежные решения в области энергетики, которые стимулируют промышленность в области возобновляемых источников энергии. Ячейки имеют широкий спектр применений, начиная от маломощного электронного оборудования и заканчивая крупномасштабными силовыми машинами и изобретениями. От стандартной и простой бытовой электроники, такой как смартфоны и ноутбуки, до электрификации машин, таких как электромобили и самолеты, литий-ионные батареи оказали значительное влияние на создание предмета будущего.

Неизмеримые исследования, проведенные различными профессионалами и учеными, предоставили платформу для усовершенствования аккумуляторных технологий, что сделало их очень надежными. Скоро его применение станет огромным, и его цель - служить человечеству в поддержании самой жизни. Однако эта технология по-прежнему вызывает некоторые проблемы с безопасностью, в то время как ее услуги по обеспечению жизни все еще недостаточны и требуют высоких затрат.

Является ли литий-ионный аккумулятор экологически чистым?

Литий добывается из земли, и, в отличие от других ресурсов, для его получения не требуются деструктивные процессы. Метод добычи лития, такой как через рассол, подземные пруды и солнечное испарение, оказывает минимальное минимальное влияние на окружающую среду. Ученые, однако, надеются, что после обширных исследований удастся устранить оставшееся воздействие, продолжая совершенствовать процесс.

Процессы, связанные с переработкой литий-ионных батарей, намного экологичнее, чем многие ископаемые виды топлива, используемые в качестве альтернативных источников энергии. Благодаря своей эффективности, элементы, как правило, служат дольше, чем их предшественники, и, следовательно, рециркуляции подлежит меньше. Поэтому литиевые батареи считаются экологически чистыми. С продолжающимся прогрессом в развитии они скоро станут наиболее популярным источником зеленой энергии.

Как производится литий для батарей?

Некоторое время производство лития зависело от минеральных руд, таких как лепидолит, петалит и сподумен, в качестве его источников. Однако извлечение лития из таких руд оказалось довольно дорогостоящим по сравнению с извлечением металлической руды из рассола, содержащего элементы лития. Стоимость извлечения металлического лития из определенных твердых горных пород в два раза выше, чем из обычных рассолов.

Таким образом, рассматривается лучшая альтернатива, такая как саларные рассолы, которые представляют собой подземные запасы, содержащие концентрации растворенных солей лития. Салары можно назвать поверхностью высохших озер из таких металлов, которые можно добывать. Первоначально литий перерабатывают из рассола, глины и сподумена, но по мере развития технологий появляются новые и передовые методы обработки.

Обработка лития из рассола

Чтобы извлечь литий из рассола, необходимо выполнить ряд процессов. Во-первых, воду с большим содержанием соли необходимо перекачивать на поверхность салара с помощью ряда методов испарения в течение некоторого времени. Поэтому солнечное испарение является наиболее подходящей процедурой из-за того, что саларские рассолы естественным образом встречаются в высокогорных районах, где уровень осадков довольно низкий. Это делает его идеальным и экономичным методом осаждения солей.

Как только хлорид лития в прудах-испарителях достигает оптимального уровня концентрации, предполагаемый раствор перекачивается на промышленное предприятие, где происходят процессы экстракции и фильтрации. Эти процедуры предназначены для очистки раствора и, таким образом, устранения любых присутствующих свойств магния или бора. Полученный очищенный раствор обрабатывают кальцинированной содой, в результате чего осаждается карбонат лития, который затем фильтруется, сушится и готовится к транспортировке.

Конечный продукт, карбонат лития, считается стабильным белым порошком, который является основным соединением при переработке чистого металлического лития. Избыточные остаточные рассолы, оставшиеся после обработки, закачиваются обратно в салар для облегчения дальнейших процессов экстракции.

Обработка литиевой формы глины

Извлечение лития из глины включает в себя широкий спектр методов на выбор в зависимости от природы указанного выбранного сырья. Однако глина не смогла доказать свою надежность, когда речь идет о рентабельных источниках извлечения лития, и поэтому не используется в промышленных масштабах. Процедуры извлечения лития из глины включают следующее:

· Гидротермальная обработка

· Дезагрегация

· Выщелачивание сульфатной обжиговой воды

· Выщелачивание щелочной обжиговой воды

· Выщелачивание хлоридной обжиговой воды

· Кислотное выщелачивание воды для выпечки

· Многореагентное выщелачивание обжиговой воды

Обработка лития из сподумена

Добыча начинается с процесса, известного как декрепитация, при котором руда дробится и нагревается во вращающейся печи для изменения кристаллической фазы лития с альфа на бета. Эта процедура позволяет литию, имеющемуся в металле, замещаться минералом натрия. Затем полученный концентрат охлаждают, а затем измельчают до порошкообразного состояния, после чего смешивают с серной кислотой и снова обжаривают. Затем концентрированный раствор фильтруют через усовершенствованную систему фильтров, что приводит к осаждению, в результате чего из него удаляются кальций и магний.

Поскольку отложения сподумена могут иметь более высокую концентрацию лития, чем рассол, процесс экстракции имеет тенденцию быть более дорогостоящим из-за огромного потребления энергии. Материалы, необходимые для добычи, также довольно многочисленны и являются более современными, что также вносит свой вклад в дорогостоящий бюджет. Это некоторые из причин, по которым переработка лития из сподумена дает гораздо меньшую продукцию в год по сравнению с рассолом. Конечный продукт смешивают с кальцинированной содой, в результате чего кристаллизуется карбонат лития, который нагревают, фильтруют и сушат в чистом виде.

Заключение по процессам

Из описанных выше методов обработки лития можно сделать вывод, что извлечение металла из рассола может быть рентабельным, но также медленным. Это связано с тем, что естественное солнечное испарение требует длительного времени. Удаление лития из сподумена является дорогостоящим, но также является наиболее быстрым методом. По мере развития технологий исследуются новые методы обработки металлического лития, такие как геотермальная экстракция и экстракция растворителем. Однако эти методы слишком нерешительны для использования в коммерческих масштабах.

Как улучшить процессы производства литий-ионных аккумуляторов?

Осуществление технологической трансформации с использованием передовых робототехнических и инженерных решений может помочь в производстве более совершенных модулей и конструкций для аккумуляторов. Автоматизация и цифровизация могут еще больше повысить эффективность ячеек, что позволит достичь новых высот в производственных процессах при одновременном снижении понесенных затрат.

Последние мысли

Производство лития претерпело революционные изменения в технологической отрасли: производители стремятся добиться эффективности при низких затратах и при этом сохранить экологичность. Этот прогресс докажет, что литий-ионные батареи станут мощным источником энергии для нашего светлого будущего.