Zrównoważona ekstrakcja litu dla baterii EV

W wyścigu o zabezpieczenie baterii litowych na pojazdy elektryczne (EV) naukowcy z Rice University zaprezentowali przełomową metodę ekstrakcji, która może przekształcić branżę.Ich badanie, opublikowane w Science Advances, pokazuje innowacyjne zastosowanie elektrolitów w stanie stałym (SSE) jako materiałów błonowych, osiągając prawie idealną selektywność litu w roztworach wodnych.

Początkowo zaprojektowane do przewodzenia litowo-jonowego w bateriach półprzewodnikowych SSE zostały przekazane, aby umożliwić niespotykany poziom separacji jonów.W przeciwieństwie do konwencjonalnych błon, które wykorzystują pory nanoskali do transportu jonów, SSE działają poprzez bezwodne mechanizm przeskakiwania w sztywnej krystalicznej sieci.Ta struktura skutecznie blokuje konkurencyjne jony, takie jak sód i magnez, umożliwiając przejście tylko litu.


„Wyzwaniem nie jest tylko zwiększenie produkcji litu - robi to w sposób zrównoważony i ekonomicznie opłacalny”, powiedział główny badacz Menachem Elimelech, profesor na Uniwersytecie Rice.

Tradycyjne metody ekstrakcji litu, w tym wydobycie i odparowanie solanki, są wymagające zasobów i szkodliwe dla środowiska.Naukowcy badają bezpośrednią ekstrakcję litu (DLE) z niekonwencjonalnych źródeł, takich jak ścieki przemysłowe i solanki geotermalne, aby rozwiązać te problemy.Jednak istniejące technologie DLE zmagają się z selektywnością jonów, czyniąc separacją litu nieefektywną.

Zespół Elimelech pokonał to wyzwanie za pomocą membran opartych na SSE w systemie elektrodializy, w którym zastosowane pole elektryczne napędza jony litowe przez membranę.Nawet w roztworach o wysokich stężeniach konkurencyjnych jonów błony SSE konsekwentnie osiągały poziomy czystości litu, których konwencjonalne technologie nie osiągnęły.

„Klatek SSE działa jak sito molekularne, z wyłączeniem niepożądanych jonów, jednocześnie pozwalając na przejście litu”, wyjaśnił Sohum Patel, pierwszego autora badania i badacza postoktoranckiego w MIT.

W miarę wzrostu zapotrzebowania na lit w sektorach EV, elektroniki i energii odnawialnej, przełom ten może stanowić zrównoważone rozwiązanie do pozyskiwania litu.Zmniejszając poleganie na wydobywaniu i oczyszczaniu chemicznym, ekstrakcja oparta na SSE może zapewnić stabilne podaż litu przy minimalnym wpływie na środowisko.Poza litem naukowcy uważają, że błony SSE mogą zainspirować nowe technologie do wydobywania innych krytycznych elementów, torując drogę do bardziej zrównoważonego odzyskiwania zasobów.