Kestävä litiumin louhinta EV -paristoille

Riisin yliopiston tutkijat ovat paljastaneet uraauurtavan uuttamismenetelmän, joka voisi muuttaa teollisuutta.Heidän tutkimuksensa, joka on julkaistu Science Advances -sivustolla, osoittaa membraanimateriaalina kiinteän tilan elektrolyyttien (SSES) innovatiivisen käytön, saavuttaen melkein täydellisen litiumin selektiivisyyden vesiliuoksissa.

Alun perin kiinteän tilan paristojen litium-ioni-johtavuuteen suunniteltu SSE: t on asetettu uudelleen, jotta ionien erottelutaso olisi ennennäkemätön.Toisin kuin tavanomaiset kalvot, jotka käyttävät nanomittakaavan huokosia ionin kuljetukseen, SSE: t toimivat vedettömän hyppumekanismin kautta jäykän kiteisen hilan sisällä.Tämä rakenne estää tehokkaasti kilpailevia ioneja, kuten natriumia ja magnesiumia, jolloin vain litium voi kulkea läpi.


"Haasteena ei ole vain litiumtuotannon lisääminen - se tekee niin kestävällä ja taloudellisesti kannattavalla tavalla", sanoi Rice -yliopiston professori päätutkija Menachem Elimelech.

Perinteiset litiumuuttomenetelmät, mukaan lukien kaivos- ja suolaveden haihtuminen, ovat resurssiintensiivisiä ja ympäristöystävällisiä.Tutkijat ovat tutkineet suoraa litiumuuttoa (DLE) epätavanomaisista lähteistä, kuten teollisuusjätevesistä ja geotermisistä suolaveistä näiden kysymysten ratkaisemiseksi.Nykyiset DLE -tekniikat kuitenkin kamppailevat ionin selektiivisyyden kanssa, mikä tekee litiumin erotuksesta tehottoman.

Elimelechin joukkue voitti tämän haasteen käyttämällä SSE-pohjaisia ​​kalvoja elektrodialyysijärjestelmässä, jossa sovellettu sähkökenttä ajaa litiumioneja kalvon yli.Jopa liuoksissa, joilla on korkeat kilpailevia ioneja, SSE -kalvot saavuttivat jatkuvasti litiumin puhtaustasot, joihin tavanomaiset tekniikat eivät ole päässeet.

"SSE -hila toimii molekyyliseulana, lukuun ottamatta ei -toivottuja ioneja ja sallii litiumin läpi", selitti Sohum Patel, tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja ja tutkija MIT: ssä.

Kun litiumin kysyntä EV: n, elektroniikan ja uusiutuvan energian alan nousu, tämä läpimurto voisi tarjota kestävän ratkaisun litiumin keräämiseen.Vähentämällä riippuvuutta kaivostoiminnasta ja kemian intensiivisestä puhdistuksesta SSE-pohjainen uutto voisi varmistaa vakaan litiumin tarjonnan minimaalisilla ympäristövaikutuksilla.Litiumin lisäksi tutkijat uskovat, että SSE -kalvot voisivat inspiroida uusia tekniikoita muiden kriittisten elementtien purkamiseksi, tasoittaen tietä kestävämmälle resurssien palautumiselle.