لیتیوم، مهم ترین عنصر در تولید باتری های لیتیوم یون

مقدمه

لیتیوم کاربرد بسیار زیادی در صنعت تولید باتری لیتیوم یون دارد. اما این عنصر، از فراوانی یکسانی در پوسته زمین برخوردار نیست. به همین دلیل یک محدودیت برای تولید و توسعه باتری ها به شمار می رود. بنابراین بازیافت ضایعات باتری های لیتیوم یون، ضروری می باشد. با توجه به کاربرد این باتری ها در صنعت انرژی، بازیابی آنها می تواند برای این صنعت بسیار حائز اهمیت باشد.

در این مطلب با ویژگی ها، کاربردها و استخراج لیتیوم آشنا خواهیم شد. 

کشورهای دارای منابع لیتیوم

بولیوی و شیلی دارای بیشترین منابع لیتیوم در جهان می باشند. حجم این ذخایر، نه میلیون تن برآورد می شود. آرژانتین و چین هم به ترتیب با هفت و نیم و هفت میلیون تن در رتبه های بعدی قرار می گیرند. سهم آمریکا از این منابع شش و نه دهم میلیون تن می باشد. استرالیا و کانادا هم با بهره مند ی از دو میلیون تن لیتیوم، در فهرست این کشور ها قرار گرفته اند. برزیل و زیمبابوه نیز به ترتیب دو دهم و یک دهم میلیون تن را به خود اختصاص داده اند.

بیشترین کاربرد لیتیوم

همان طور که در ابتدای بحث اشاره شد، بیشترین کاربرد لیتیوم در تولید باتری های لیتیوم، یون می باشد. به طوری که شصت و پنج درصد از این ماده معدنی در جهان، برای این منظور استفاده می شود. صنعت سرامیک و شیشه نیز دومین مصرف کننده لیتیوم به شمار می رود و هجده درصد از کل آن را مورد استفاده قرار می دهد. دیگر کاربرد های این ماده معدنی، در دو صنعت پلیمر و ریخته گری دیده می شود. سهم هر یک از این دو صنعت، سه درصد می باشد. برای تولید گریس لیتیومی هم به کار می رود. میزان لیتیوم مصرفی این صنعت، پنج درصد است. شش درصد باقي مانده نیز برای سایر اهداف استفاده می گردد.

ویژگی های لیتیوم

برخی از مهم ترین ویژگی های لیتیوم که سبب محبوبیت آن در صنعت باتری سازی شده عبارت است از:
این ماده، سبک ترین فلز بوده و نسبت به سایر فلزات بیشترین پتانسیل الکتروشیمیایی را دارد. همچنین دارای بالاترین چگالی انرژی در مقایسه با سایر فلزات است.

منابع طبیعی برای استخراج لیتیوم

منابع طبیعی برای استخراج ليتيوم شامل دو دسته یعنی سنگ های معدنی و دریاچه نمک می باشد. این فلز در سنگ های پتالیت، اسپودومن و یوکریپتیت وجود دارد. میزان لیتیوم موجود در آنها می تواند بین دو تا پنج و نیم درصد باشد. برای استخراج لیتیوم از این سنگ ها ابتدا آنها را خرد و از طریق شناورسازی گرانشی آن را جدا می کنند. با کمک حرارت، غلیظ سازی، تصفیه اسیدی و شستشوی تحت فشار صورت می گیرد. سدیم کربنات را هم برای استخراج لیتیوم استفاده می کنند.
برای استخراج لیتیوم از دریاچه نمک که معمولا در کشور های شیلی، آرژانتین، چین، بولیوی، و آمریکا یافت می شود از روش رسوب گیری کمک می گیرند. به این ترتیب که آب استحصالی از دریاچه نمک به حوضچه های خورشیدی هدایت و تبخیر شده و رسوبات پتاسیم و نمک طعام و لیتیوم غلیظ بر جای می گذارد. با افزودن کلسیم هیدروکسید به محلول غلیظ ليتيوم، منیزیم و سولفات آن رسوب کرده و جدا می شوند. در ادامه عملیات فیلتراسیون و حرارت دادن انجام می شود تا لیتیوم کربنات به دست آید.

در مورد این روش باید اشاره کرد که به شدت زمان بر بوده و بین هجده ماه تا دو سال برای استخراج لیتیوم، زمان لازم است. به همین خاطر معمولا از آلومینیوم برای رسوب لیتیوم آلومینات استفاده می کنند.

باید یادآور شد که ليتيوم بیستری از سنگ معدن، نسبت به دریاچه نمک به دست می آید، اما هزینه تولید آن به خاطر مصرف بالای انرژی نیز بیشتر بوده و مقرون به صرفه نمی باشد. بنابراین  حدود هشتاد و هفت درصد از لیتیوم جهان را از طریق دریاچه نمک به دست می آوردند. هر چند آب دریا نیز غلظت بسیار کمتری از لیتیوم را دارد اما از نظر اقتصادی، توجیه ندارد.