Где применяется литий? | Карьера и бизнес | Деньги
Горнорудная компания «Росатома» Uranium One намерена к 2030 году занять порядка 10% мирового рынка лития. К концу следующего года предприятие планирует заключить ряд контрактов и в 2023 году выйти на рынок со своей продукцией, начав производство лития из рудного сырья, а к 2025 году — из гидроминерального сырья.
Что представляет собой литий?
Литий (Li, лат. lithium) — серебристо-белый, мягкий и пластичный металл, который в чистом виде не встречается, но является основным компонентом гранита, содержится в морской воде, солевых отложениях, глинах. Сегодня литий является незаменимым сырьевым ресурсом для электротранспорта и систем хранения энергии. Из всех щелочных металлов он характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения, также у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов.
Где используют литий?
Литий — один из наиболее востребованных редких металлов в мире. Из этого сырья получают минеральные концентраты сподумена (минерал, силикат лития и алюминия из группы пироксенов), который применяют в производстве различных видов стекла и керамики. Литиевые добавки делают стеклянную массу более вязкой и придают стеклу большую прочность и сопротивляемость атмосферной коррозии. Такие стекла частично пропускают ультрафиолетовые лучи, и их применяют в телевизионной технике.
При производстве керамики применяется карбонат лития. Он улучшает качество, повышает химическую и термостойкость, поэтому глазури и эмали с литием более устойчивы к атмосферным воздействиям.
В черной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Добавление этого щелочного металла улучшает пластичность, повышает прочность, устойчивость к коррозии.
Литий также широко применяют в ядерной энергетике и в современной ядерной технике. Его используют для получения трития (радиоактивный изотоп водорода) в термоядерных реакциях, как экранирующее средство для обнаружения тепловых нейтронов, как теплоноситель в ядерных реакторах и как замедлитель или в качестве растворителя для ядерного горючего.
Используют литий и при производстве электромобилей, он является главным компонентом литий-ионных аккумуляторов. Также его применяют в авиации и военной технике, где необходимы литиевые консистентные смазки. Кроме этого, литий используют в щелочных аккумуляторах. Добавки LiOH к электролиту повышают емкость аккумуляторных батарей и срок их службы в 2-3 раза.
Соединения лития, также известные как соли лития, используют в медицине для изготовления препаратов для лечения биполярных расстройств, маний и депрессий. Психотропные препараты на их основе увеличивают синтез серотонина и приводят к усилению нейропротекторных механизмов.
Литий также используется в системах кондиционирования. Водный раствор бромида лития (50-60%) используется в качестве осушителя. Литий также активно используют для производства литий-полимерных батарей, которые есть в планшетах, тонких ноутбуках, смартфонах. Например, в батарейке iPhone 7 содержится 1 грамм этого металла.
Где больше всего месторождений лития?
Крупнейшие месторождения лития расположены в Чили, Боливии, США, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии и Австралии. Наиболее развита добыча этого металла в Австралии, Чили и Аргентине.
Где в России добывают литий и производят литиевую продукцию?
Собственная добыча лития в России была полностью утрачена после распада СССР. Первый литиевый рудник был введен в эксплуатацию еще в 1941 году в Восточном Забайкалье, на Завитинском месторождении сподумена. Предприятие проработало 56 лет и было законсервировано в 1997 году в связи с изменением экономической ситуации. С конца 1990-х годов из-за закрытия единственного рудника в Восточном Забайкалье литиевую продукцию импортировали в основном из Чили, Боливии, Аргентины, США и Китая.
В 2017 году в России была запущена экспериментальная установка, позволяющая добывать литий из бедных руд с небольшими затратами. Внедряемая технология поможет обеспечить потребность страны в литии полностью за счет собственных запасов и избавиться от импортного сырья.
Запасы лития в России, по оценке экспертов Аналитического кредитного рейтингового агентства (АКРА), составляют около 900 тыс. тонн. Более 50% запасов сосредоточено в редкометалльных месторождениях Мурманской области. Производство литиевой продукции ведется на Сибирском химическом комбинате (Северск), а также на Химико-металлургическом заводе (Красноярск), Новосибирском заводе химических концентратов, также им занимается «ТД Халмек» (Москва).
| Найдено препаратов:307
Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ
Описания активных веществ под международным непатентованным наименованием Другие подгруппы из нозологической группы: Нарушения вестибулярной функции | ||||
Применение реагента и правила использования
Карбонат лития или литий углекислый представляет собой соль, полученную в ходе неорганического соединения, реакции между щелочным металлом литием и угольной кислотой. Сегодня этот реактив пользуется высоким спросом в различных промышленных производствах, в том числе и в медицинской индустрии. В медсфере карбонат лития входит в список самых необходимых препаратов, без которых невозможно проведение медицинских процедур.
Свойства углекислого лития
Физические свойства карбоната лития в его агрегатном состоянии характеризуют вещество, как порошок без цвета или ярко выраженного запаха. Для такого реактива характерно хорошая растворимость в холодной воде, в горячей растворение реагента происходит в разы хуже. Плавление и разложение карбоната лития происходит при высокой температуре, более 1310° C.
При нагревании до температуры плавления, карбонат лития неустойчив, начинает разлагаться. Разложение также происходит и при взаимодействии с разбавленными кислотами. При реакции с более активными металлами, карбонат лития вытесняется из соли.
Получение карбоната лития происходит из оксидов (реакция происходит при нагревании свыше 500° C) или из щелочей. Также получить вещество можно путем обменных реакций.
Меры безопасности при хранении и транспортировке
Карбонату лития не присвоен какой-либо класс опасности. Несмотря не это, вещество может навредить человеку при неосторожном использовании, хранении или транспортировке. При взаимодействии с химическим реактивом, важно избегать попадания порошка на слизистые оболочки, одежду и открытые участки кожи. Важно использовать средства индивидуальной защиты, чтобы минимизировать повреждения и работать в помещениях с адекватной вентиляционной системой.
Хранение лития карбоната происходит на сухих складах, вдали от кислот. Вещество складируют в производственной таре с герметично закрывающейся крышкой.
Сфера применения карбоната лития
Области использования карбоната лития и для чего применяется химическое вещество в каждой из них не ограничивается одним или двумя направлениями деятельности. Реактив нашел широкие применение практически во всех областях, среди которых:
- Промышленное производство батарей и комплексов, нацеленных на хранение энергии. Благодаря новым технологическим процессам в обработке продукта, карбонат лития используется в получении литиевых батарей в аэрокосмической индустрии.
- Фармацевтическая промышленность, в которой реагент включен в список самых необходимых веществ. Применение карбоната лития в медицине в основном локализовано в сфере лечения психических нарушений. Показаниями к применению карбоната лития выступают биополярное расстройство, депрессии и другие нарушения.
- Производство смазочных растворов и материалов, которые используются для увеличения производительности и срока эксплуатации оборудования, механизмов, инструментов.
- Изготовление веществ для фильтрации и очищения воздуха.
- Алюминиевая промышленность, в которой карбонат лития выступает основным сырьевым продуктом для получения металла на этапе плавке сырья.
- Получение плотного и легко обрабатываемого стекла.
- Керамическая промышленность, где карбонат лития используется на каждом этапе обжига получаемой продукции. Усиление цвета, плотности и износостойкости – то, для чего он, карбонат лития, нужен в керамической индустрии.
- Аэрокосмическая промышленность, в которой химическое вещество используется для получения обшивочного материала для кораблей, изготавливаемых для выхода в открытый космос.
- Автомобильная индустрия, где химическое вещество является неотъемлемой составляющей производства умных авто.
- Строительная промышленность, в которой карбонат лития добавляют в цементные растворы для быстрого высыхания готового продукта.
- Уникальные свойства карбоната лития позволяют увеличивать начальные свойства изготавливаемых материалов и способствуют скорейшему восстановлению пациентов, принимающих лекарства с содержанием этого химического вещества.
Настоящая новая нефть: почему рынок лития становится самым важным | Статьи
Подразделение «Росатома» Uranium One намерено развернуть производство лития к 2023 году, постепенно достигнув доли в мировом производстве на уровне 9–10%. Компания рассматривает проекты в чилийской пустыне Атакама и в Зимбабве. Инвестиции в литий могут окупиться сторицей, поскольку этот элемент является ключевым для «индустрии будущего» — производства батарей, в то время как экономически целесообразные запасы лития являются даже более ограниченными, чем нефтяные.
Самый легкий металл нашел свою нишу в хозяйственной деятельности людей давно. С XIX века он активно применяется в производстве стекла и фарфора, в металлургии, а с середины XX века — в атомной энергетике. Тем не менее до поры до времени общее потребление лития было незначительным, а дешевые источники металла выглядели бесконечными.
Положение начало меняться в последнее десятилетие прошлого века. В 1991 году корпорация Sony выпустила недорогую и надежную литий-ионную батарейку, которая вскоре покорила весь мир. Главными преимуществами литий-ионных аккумуляторов в сравнении с никелевыми были их легкость, скорость зарядки, очень слабый эффект памяти. Практически ничтожный спрос на литий как ключевой компонент аккумуляторов в кратчайшие сроки вырос на несколько порядков и превысил треть от общемирового объема потребления.
Фото: commons.wikimedia.org
Поначалу спрос на батареи и, соответственно, литий разогнала начавшаяся в 1990-е годы революция гаджетов, в особенности мобильных телефонов. Но в последнее десятилетие к ним добавилось еще и бурно растущее производство электромобилей. В 2010 году оно не достигало и 100 тыс. электрокаров, а к 2019-му превысило 2 млн машин. Общее количество электромобилей на дорогах мира к концу прошлого года составило 7,2 млн штук. По прогнозу Deloitte, общие продажи электромобилей к 2025 году достигнут 12 млн штук, а к 2030-му — около 20 млн, таким образом составив примерно четверть глобального авторынка.
Такой рост будет оказывать самое прямое влияние на рынок литий-ионных батарей. Если сейчас доля авто в общем спросе на литий примерно равна 50%, то к концу следующего десятилетия она достигнет 75%, притом что потребление лития в других отраслях также повысится, пусть и не настолько драматично.
Соответственно, растет и спрос на металл. Потребление эквивалента карбоната лития (в основном литий используется в виде двух соединений — карбоната (Li2Co3) и гидроксида (LiOH), для удобства в экономической статистике используется карбонатный эквивалент) в 2000 году составляло 68 тыс. т. К 2019 году оно достигло 315 тыс. т, то есть в 4 с лишним раза больше. Для сравнения, мировое потребление нефти за тот же период выросло менее чем на треть. Литиевая индустрия стала одной из самых быстрорастущих в области добычи полезных ископаемых.
Месторождение лития в Боливии
Фото: Global Look Press/Sergio Goya
Несколько лет назад основатель Tesla Илон Маск заявил, что для его «гигафабрики» потребуется весь литий в мире. Это, конечно, оказалось изрядным преувеличением, но то, что спрос на соединения металла в дальнейшем будет ажиотажный, мало кто сомневается, тем более что такие «гигафабрики» строятся уже в двузначном количестве.
Цены на карбонат лития реагировали соответственно. В 2004 году за 1 т карбонатного эквивалента давали чуть больше $2 тыс., а к 2015 году цена выросла до $6 тыс. В 2018 году спотовые цены достигли исторического максимума — $20 тыс. за 1 т после чего начали снижаться. В настоящий момент 1 т карбонатного эквивалента стоит $6,75 тыс., что в разы ниже пиковых показателей, но все еще выше, чем до начала бума во второй половине 2010-х годов.
Что произошло? В первую очередь по отрасли сильно ударил кризис, вызванный эпидемией. Практически на все сырьевые товары цены упали, а литиевая индустрия, опирающаяся на весьма эластичный спрос на электромобили, оказалась в числе первых жертв. Но перегрев рынка был заметен и до того. В последние годы производители стремительно наращивали объемы производства, действуя на опережение. Однако с 2019 года Китай, главный производитель электрокаров, начал сокращать субсидии, что привело к замедлению роста на рынке.
Работник производства катодных листов для аккумуляторов на заводе литий-ионных аккумуляторов
Фото: РИА Новости/Александр Кряжев
В прошлом году производство лития в мире перевалило за отметку 400 тыс. т. Таким образом, более четверти всего добытого пошло на формирование промышленных запасов, которые сейчас достигают почти двухлетнего мирового потребления. В этой ситуации пузырь не мог не лопнуть. По масштабам обвала происходящее на литиевом рынке можно сравнить разве что с крахом биткоина и других криптовалют.
Тем не менее есть определенные основания полагать, что это падение не свидетельствует о долгосрочной депрессии на рынке. Кризисный 2020 год может стать переломным для отрасли. Во-первых, в условиях кризиса Евросоюз принял «Европейский зеленый курс», согласно которому к 2050 году чистые выбросы CO2 в странах союза должны стать нулевыми. Если европейцы серьезны в заявленных планах, то без ставки не электрокары и электробусы никак не обойтись. Следовательно, стоит ожидать увеличения субсидий как минимум для европейских производителей электромобилей и аккумуляторов. С высокой вероятностью, многие страны последуют в направлении, указанном Европой.
Согласно прогнозу Bloomberg New Energy Finance, спрос на литий только для батарей составит 700 тыс. т карбонатного эквивалента. Вкупе с остальными отраслями, потребляющими самый легкий металл, спрос может достигнуть 1 млн т. Это в два с лишним раза больше, чем сейчас добывается в мире, и потребует многомиллиардных инвестиций.
Устройство литий-ионной батареи одного из электромобилей
Фото: Global Look Press/Sebastian Geisler
Лития на планете в избытке — речь идет о многих миллиардах тонн, которые человечество не сможет потребить и за тысячи лет при самом бурном развитии промышленности. Однако большая часть элемента растворена в морской воде (в пропорции примерно 0,17 мг/мл), и на данный момент технологий, позволяющих более или менее рентабельно выделять литий из нее, не существует. Таким образом, почти вся добыча материала происходит либо из солевого раствора, образующегося в солончаках (например, Уюни в Боливии), либо из сподумена — материала твердых горных пород. И те, и другие источники далеко не бесконечны: общие извлекаемые запасы составляют около 80 млн т карбонатного эквивалента. При нынешнем уровне спроса этих ресурсов хватит надолго. Но, что будет, если потребление скакнет в несколько раз, что является вполне возможным сценарием?
На данный момент свыше 90% добычи соединений металла приходится на пять стран — «южноамериканский треугольник» (Чили, Аргентина и Боливия), а также на Австралию и Китай. Раньше на рынке задавала тон Чили, но к 2018 году крупнейшим производителем лития в мире стала Австралия. Почти все крупные месторождения контролируют несколько горнодобывающих компаний с рыночной капитализацией от $5 млрд до $70 млрд: китайские Jiangxi Ganfeng и Tianqi, аргентинская FMC, американская Albemarle и чилийская SQM.
Фото: Global Look Press/Jaap Arriens
Все эти компании вынуждены сокращать издержки из-за падения цен на металл и слишком резкой экспансии в последние годы. Цены на литиевые активы значительно просели, и для новых игроков возникает возможность (не исключено, что последняя) зайти на стремительно растущий рынок. В этой связи усилия Uranium One вполне понятны: инвестиции могут оказаться по прибыльности сопоставимыми с нефтяными. Вопрос лишь в том, будут ли полученные компетенции использованы для поиска и наращивания производства лития в самой России, которая в общемировом производстве занимает пока скромное место с долей всего 2–3%.
зачем нужен, как добывается и хватит ли его нам? / Блог компании Selectel / Хабр
Так выглядит литийсодержащая руда
Литий — один из критически важных элементов для всей нашей цивилизации. Конечно, когда мы говорим о литии, на ум сразу приходят Li-ion батареи. И действительно, львиная доля добываемого лития уходит на нужды производителей аккумуляторов. Тем не менее, он используется и в других сферах.
Например, в металлургии, как черной, так и цветной, — металл применяется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Также с его помощью производят стекла, которые частично пропускают ультрафиолет, он применяется в керамике. И это если не говорить о ядерной энергетике и атомной технике — его используют для получения трития. Короче, литий в буквальном смысле нарасхват. Под катом — поговорим об аккумуляторах, Tesla, способах добычи лития и его дефиците.
Но главное, конечно, батареи
Да, сейчас большая часть добываемого в мире лития уходит на производство литиевых аккумуляторов.
По расчетам, на производство одной батареи для Tesla Model S требуется 63 кг этого металла с 99,5% чистоты.
Теперь давайте подумаем, что будет, если все, абсолютно все автомобили внезапно станут электрическими, с литиевыми батареями. По данным на 2016 год автомобилей в мире было 1,3 млрд. Сейчас, наверное, еще больше, но окей, воспользуемся этими данными четырехлетней давности.
Пусть не все новоявленные электрокары имеют настолько же вместительную батарею, как Tesla, уменьшим вес лития, необходимого для производства, на треть. Получается, что на одну такую батарею необходимо 44,1 кг чистейшего лития. Для наших 1,3 млрд автомобилей нужно 57,33 млрд кг лития. Неплохо, это 57,33 млн тонн лития, и только для нужд автомобильной промышленности.
К 2023 году массовое производство электромобилей стартует на предприятиях Mercedes, BMW, Toyota, Ford, Audi, Porsche, Volvo, Huyndai, Honda. По подсчетам экспертов, эти компании будут производить около 15 млн электрокаров ежегодно, на что потребуется около 100 000 тонн лития в год.
Но ведь не электромобилями едиными. У нас же в ходу миллиарды экземпляров разной техники с аккумуляторами — смартфонов, ноутбуков, планшетов и т.п. Они маленькие, да, но и для них понадобится много лития. Правда, гораздо меньше, чем для батарей электромобилей — на производство батарей для мобильных устройств уходит несколько процентов общемирового производства лития. В 2017 году Apple использовала всего 0,58% общемировых объемов добычи этого металла.
Но есть и другие батареи. Та же Tesla разрабатывает и реализует огромные аккумуляторные системы, которые служат для нивелирования скачков потребления энергии в пиковые часы. В крупном аккумуляторе содержится не менее тонны лития. Пока что производство таких систем не слишком масштабное, но через время все может измениться.
В целом, общемировое потребление лития к 2025 году составит не менее 200 000 тонн этого металла.
А как его добывают и хранят?
Литий — очень активный химически металл, поэтому его добыча ведется несколько отличными от добычи большинства прочих, обычных металлов способами. Есть два способа выделить Li.
Первый — из пегматитовых минералов, которые состоят из кварца, полевого шпата, слюды и других кристаллов. Ранее это был основной источник лития в мире. В Австралии, например, его добывают из сподумена, руды лития, минерала, который относится к пироксенам.
Второй — из глин солончаков. Такие есть в Южной Америке и той же Неваде, о которой говорилось выше. Насыщенные литием рассолы можно «обогащать» при помощи испарителя на солнечной энергии. Затем, после достижения нужной концентрации гидроксида лития, его осаждают, добавляя карбонат натрия и гидроксид кальция. Этот процесс не очень дорогой, но занимает продолжительное время — от 18 до 24 месяцев. Именно такой способ планирует использовать Маск.
У второго способа есть проблемы: при получении лития таким способом литий получает примеси — железо или магний (от магния сложнее всего избавиться). Тем не менее, на солончаковых землях много лития, и это делает второй способ очень привлекательным — от примесей все же можно избавиться.
К слову, солончаки как раз не входят в списки разведанных месторождений, поскольку добыча лития выпариванием солевых растворов — новый метод, который ранее не применялся. Так что вполне может быть, что запасов лития на Земле гораздо больше, чем считается.
Очень много лития в солончаковой пустыне Салар-де-Уюни на юго-западе Боливии. Под твердой коркой находится жидкий рассол с концентрацией лития в 0,3%.
Есть и другие способы, но все они чисто лабораторные. Например, пару лет назад на Хабре
публиковалась новостьо том, что литий можно добывать из рассолов при помощи металл-органических каркасных мембран.
Они копируют механизм фильтрации — ионную селективность — мембран биологических клеток в живых организмах. Кроме лития, этот способ дает и пресную воду, тоже ценный продукт. Но, к сожалению, ни стоимость, ни возможность масштабирования этого способа не освещены учеными. Да и спустя два года о коммерциализации метода так ничего и не слышно.
Еще литий можно добывать… из литиевых батарей. То есть перерабатывать батареи, получая снова металлический литий и другие необходимые для создания аккумуляторов материалы. Но пока что переработка батарей ведется в малых объемах. Это достаточно сложный и дорогой процесс, так что в ближайшее время вряд ли мы услышим о строительстве крупных заводов по переработке батарей. Да, ученые работают над этим, но все это пока что лишь исследования.
Сколько всего лития на Земле?
Да не так уж и много. Вернее, того, что разведали, относительно немного. В 2019 году глобальные подтвержденные запасы этого металла оценивались в 17 млн тонн. В России — около 900 000 тонн. Если взять потенциально «плодородные» месторождения, то получится около 62 млн тонн. Возможно, геологи разведают новые месторождения, но в любом случае лития на Земле мало.
Два года назад добыто было около 36 000 тонн. При этом 40% металла идет на аккумуляторы, 26% —на производство керамических изделий и стекла, 13% — выпуск смазочных материалов, 7% —металлургию, 4% — системы кондиционирования, 3% — медицина и полимеры.
Основные поставки лития ведутся из Австралии (18,3 тыс. тонн в год), затем Чили (14,1 тыс. тонн в год) и Аргентина (5,5 тыс. тонн в год). В ближайшее время поставщики лития планируют увеличить объемы его добычи и поставки на мировой рынок.
Кстати, компания Tesla, один из крупнейших потребителей лития, получила право на самостоятельную добычу металла в штате Невада, США. Илон Маск заявил, что его компания получила доступ примерно к 10 тыс. акров богатых литием залежей глины в Неваде.
Литий для всех, и пусть никто не уйдет обиженным?
Речь о недалеком будущем, когда понадобится производить гораздо больше литиевых батарей, чем сейчас. Насколько ученые могут судить, на ближайшие несколько лет этого металла хватит всем.
С течением времени компании найдут способ снизить количество лития в батареях — уже сейчас ведутся исследования на эту тему. Скорее всего, добыча лития из рассолов тоже станет наращивать обороты, так что общие объемы металла возрастут, и весьма значительно.
Но что будет через 10-20-30 лет? Сложно сказать. Возможно, «выстрелит» новая технология производства аккумуляторов, предложенная учеными или корпорациями. А может быть, специалисты смогут изменить конструкцию текущих аккумуляторов, значительно сократив количество лития, необходимое для производства одной батареи.
В целом, пока что пути решения проблемы дефицита лития есть, и их немало. Давайте вспомним об этом вопросе лет через 5 и обсудим изменения здесь же, на Хабре. Хотелось бы надеяться, к тому времени не начнутся «литиевые войны», ведь этот металл уже называют «новой нефтью».
Литий: свойства и области применения
Компании, которые специализируются на скупке металлов, охотно принимают изделия, включающие в свой состав литий. На этот металл установлены достаточно высокие цены. Давайте попробуем разобраться в том, чем обусловлена высокая стоимость лития и изделия из него. Для этого нужно углубиться в историю этого металла и изучить сферы его применения.
История металла, химические и физические свойства
Литий представляет собой мягкий щелочной металл, обладающий серебристо-белым цветом. Особенность данного металла состоит в том, что среди всех существующих он обладает самыми высокими температурами кипения и плавления. Литий всплывает в воде, поскольку он обладает очень низкой плотностью. Если другие пары щелочных металлов прекрасно поддаются смешиванию друг с другом, то сказать о литии этого нельзя. Он обладает уникальным свойством. Его нельзя смешать с рубидием, цезием, калием, только с натрием и то при температуре, которая должна быть не ниже 380 градусов по Цельсию.
Если говорить о химических свойствах металла, то следует отметить его достаточно высокую устойчивость на воздухе. Он не вступает в реакцию с воздухом. Во влажной среде может реагировать с азотом и некоторыми другими газами, однако все это происходит очень медленно.
Добыча лития
Литий – довольно редкий металл, основными минералами которого являются слюда лепидолит и пироксен сподумен. Также он входит в состав пород онгонитов. Этот металл еще добывают в месторождениях, которые расположены в сильносоленых озерах. Их называют рассолы. Самые крупные месторождения этого полезного ископаемого были обнаружены в Чили, США, Конго, Китае, Бразилии. Самое знаменитое и богатое литием месторождение находится в Боливии. Его название – Солончак Уюни.
Если верить ученым, то по их словам аномальное количество этого полезного ископаемого содержится в звездных образованиях. Такие звездные образования состоят из красного гиганта, в центре которого расположена нейтронная звезда. Это «меторождение» было обнаружено на объектах, названных в честь Ландау, Житкова и Торна.
Литий получают путем разложения его минералов серной кислотой. Эту технологию называют кислотной. Второй способ получения – спекание или обработка с последующим выщелачиванием водой.
К самым крупным поставщикам полезного ископаемого следует отнести Австралию, Аргентину и Чили. Если говорить о России, то в нашей стране добыча лития в настоящее время не ведется, так как ресурсы лития исчерпаны, а новые месторождения не обнаружены.
Области применения лития
За счет того, что литий обладает уникальными свойствами, несравнимыми со многими другими металлами, он получил широкую сферу применения. Сейчас мы рассмотрим некоторые из них:
- Производство термоэлектрических материалов. Сульфид меди и лития зарекомендовали себя в качестве одних из лучших полупроводников, предназначенных для изготовления термоэлектропреобразователей.
- Изготовление лазерных материалов. В этой области широкое распространение получил фторид лития. Его применяют для изготовления лазеров и оптики, которые отличаются высокой эффективностью.
- Производство пиротехники. Если бы этот металл не использовали бы в этой сфере, то, скорее всего, невозможно было бы получить красный цвет огней.
- Современная электроника. Щелочные аккумуляторы, которые в настоящее время пользуются повышенным спросом при производстве различной техники, выполняют с использованием гидроксида лития. Такое решение позволяет значительно продлить срок службы устройств. Если говорить о производстве металлогалогеновых ламп, то здесь литий используют в качестве их наполнения. Также литий хорошо себя зарекомендовал в качестве оптического материала.
- Изготовление сплавов для различных сфер производства. В авиации и космонавтике используют сплавы лития, камдия, меди, скандия. Для изготовления припоев применяют сплавы лития с золотом и серебром.
- Металлургическая отрасль. Здесь это полезное ископаемое используют в качестве вспомогательного вещества при выплавке алюминия. Этот редкоземельный металл способствует повышению показателей пластичности и прочностных характеристики различных сплавов.
- Ядерная энергетика. Этот металл получил распространение в производстве ядерных реакторов. Здесь пригодились его превосходные свойства высокой удельной теплоемкости.
- Медицина. Соли лития обладают целебными свойствами, поэтому они используются при лечении различных заболеваний.
На самом деле сферы применения лития гораздо шире. По этой причине скупка лития пользуется популярностью. Наша компания предлагает выгодные условия сотрудничества для физических и юридических лиц. У нас самые высокие цены на литий и изделия из него.
Электромобили спровоцировали борьбу за металлы
Прогнозируемый рост мирового спроса на электромобили заставляет автопроизводителей озаботиться наличием сырья для выпуска аккумуляторов. К нему относятся литий, никель, кобальт, графит и редкоземельные металлы. Поэтому производители электромобилей и аккумуляторов стремятся обеспечить их поставки, договариваясь с горнодобывающими компаниями.
По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в прошлом году в мире было 2 млн электромобилей. К 2040 г. их число достигнет минимум 40 млн, прогнозирует МЭА. И крупнейшие горнодобывающие компании уже начали менять свой бизнес, чтобы обеспечить поставку материалов для литий-ионных аккумуляторов. Нынешний год должен стать «переломным моментом» для электромобилей, заявила BHP Billiton.
В сентябре китайский автопроизводитель Great Wall Motor подписал соглашение с австралийской Pilbara Minerals об обеспечении себе поставок лития на пять лет. В октябре другая австралийская горнодобывающая компания, Galaxy Resources, сообщила, что ведет переговоры о долгосрочных поставках лития с несколькими производителями автомобилей и аккумуляторов. В их число входит Panasonic, выпускающая аккумуляторы для Tesla. «Это подчеркивает, какое стратегическое значение для мировой автомобильной промышленности приобретает доступ к крупным, надежным и высококачественным источникам материалов для аккумуляторов в странах с низким риском», – заявил гендиректор Pilbara Кен Бринсден.
Спекулянты тоже не остаются в стороне, так как эти металлы сильно дорожают; их возросшая активность на рынке еще больше толкает цены вверх. Инвесткомпания Cobalt 27 уже закупила более 2000 т кобальта. Этот металл подорожал более чем на 190% за последние полтора года. Обеспечить поставки кобальта труднее всего, поскольку 65% его добычи приходится на Демократическую Республику Конго (ДРК), одну из беднейших стран мира. По прогнозам аналитиков UBS, спрос на кобальт удвоится к 2020 г. примерно до 200 000 т в год. Поэтому потребуются новые проекты, чтобы избежать его дефицита в долгосрочной перспективе. «Без кобальта из ДРК вообще нельзя будет говорить о производстве электромобилей – вот насколько рынку нужно больше этого металла», – утверждает Саймон Мурс из Benchmark Mineral Intelligence.
Литий хоть и более доступен, но в ближайшие годы тоже может возникнуть нехватка его предложения. Спрос на литий вырастет в четыре раза до 779 000 т к 2025 г., по оценкам Goldman Sachs. Но удовлетворить его будет трудно, так как «многие проекты, которые были анонсированы с фанфарами, не смогли привлечь достаточного финансирования», отмечают аналитики банка. Литий сейчас добывается в горах Австралии и пустынях Южной Америки. Но не все его запасы пригодны для производства аккумуляторов, отмечает гендиректор Neo Lithium Вальдо Перес. Например, у Боливии огромные запасы лития, но они содержат много примесей магния. Поэтому «Боливия определенно не подходит», говорит Перес.
Главную неопределенность для сырьевых рынков представляет то, какой будет технология выпуска аккумуляторов. Их производители сокращают использование кобальта из-за высокой цены и проблем с поставками. В сентябре британская Johnson Matthey заявила, что разработала более эффективные аккумуляторы с использованием лития и никеля и меньшим содержанием кобальта. Как отмечает инвестбанк Liberum, никель помогает повысить мощность аккумуляторов и при этом стоит в шесть раз дешевле кобальта, а его предложение примерно в 20 раз выше. По прогнозам Мурса из Benchmark Mineral Intelligence, спрос на никель вырастет с 75 000 т в 2016 г. до 400 000 т к 2025 г.
В долгосрочной перспективе производители аккумуляторов намерены изменить их конструкцию. Британская Dyson планирует выйти на рынок электромобилей к 2020 г. с помощью твердотельных аккумуляторов, которые должны хранить и отдавать больше энергии. Toyota тоже стремится начать использовать твердотельные аккумуляторы в своих автомобилях в начале 2020-х гг. Они заменят аккумуляторы с жидким электролитом.
«Всем хочется в будущем иметь чудесные химические вещества, не связанные с этими редкими материалами, но сейчас они недоступны, – говорит Стивен Айриш из британской Hyperdrive, занимающейся аккумуляторами. – Все задаются вопросом, произойдет ли революция в производстве аккумуляторов. Но на самом деле речь идет о серии постепенных улучшений».
Перевел Алексей Невельский
применений древнего элемента, прокладывающего путь в будущее — Insidexploration
Что такое литий?
Проще говоря, литий — это элемент. Этот химический элемент известен под символом «Li» и атомным номером 3. Литий в природе никогда не встречается в одиночку, он всегда связан с другим элементом. Его можно найти в следовых количествах практически в любой породе, отсюда и название. Литий происходит от греческого слова «Lithos», что означает камень.Хотя этот химический элемент можно просто описать, это далеко не так просто. Литий — самый легкий из известных металлов, и его можно использовать где угодно: от ионных батарей, деталей самолетов, в термостойкой посуде и даже в фармацевтических препаратах.
Мир лития
Согласно в НАСА Литий был одним из трех элементов, созданных всего за несколько минут до рождения первых звезд вселенных. Однако есть некоторые разногласия. окружающий этот факт.Теория большого взрыва предполагает, что если бы литий был одним из трех элементов, созданных при рождении нашей вселенной, должно быть три раз больше их в настоящее время. Астрономы обнаружили, что на поверхности новообразованных звезд и метеоров имеется относительно обильная количество лития и на этих вышеупомянутых звездах и метеорах, есть примерно в четыре раза больше, чем было создано во время Большого взрыва. Ученые сегодня продолжаем изучать это явление и открываем новые данные об этом «Отсутствие лития» на постоянной основе.
Открытие и приложения
JozéBonifácio де Андральда Э Сильва открыл минерал петалит, также известный как касторит, на отдаленном острове Утё в 1790-х годах. Петалит — это литий-алюминий. филлосиликатный минерал, который может появиться где угодно: бесцветный, серый, желтый и даже белый. В 1817 году химик Йохан Август Арфведсон обнаружил, что петалит содержал ранее неизвестный элемент; он назвал этот металл литием. Ему не удалось изолировать металл электролизом, как это делалось ранее. в других солевых соединениях, но, наконец, в 1955 году два химика по имени Август Маттиссен и Роберт Бунзен экспериментировали, пропуская ток путем электролиза. через расплавленный хлорид лития, который позволил им отделить литий от соль.Сегодня появилось несколько новых методов извлечения лития. из различных твердых пород и глин для удовлетворения требований во всем мире.
1. Фармацевтические препараты
Историческое использование лития началось с его использования в фармацевтической промышленности и он все еще присутствует в медицинском мире сегодня. Литий первоначально использовался в лечение подагры, биполярного расстройства и депрессии. Это лечение пришло о том, когда было обнаружено, что карбонат лития может растворять ураты камни.В то время считалось, что мочевая кислота является острым фактором многих болезни сделали литий очевидным средством лечения.
В 1949 г. Доктор Джон Кейдс экспериментировал с высокими дозами цитрата лития и лития. карбонат при мании и обнаружил, что литий стабилизирует настроение. После его открытие, литий назначали обычно, а минеральные источники, содержащие литий были популярны из-за их целебных свойств. За 50 лет после открытие, никогда не было понятно, как работает обработка литием, но затем в В 1998 году исследователи из Университета Висконсина раскрыли тайну.Секрет литий на наше настроение связан с нервными клетками в головном мозге, а глутамат рецепторы. Литий не только помогает при биполярном расстройстве и депрессии. также является ключевым элементом в лекарствах, используемых для лечения шизофрении.
2. Аккумуляторы
Литиевые батареистали очень популярным выбором для производителей практически со всей техникой. Это потому, что фунт за фунт, Литиевые батареи значительно легче, чем любые другие батареи в аналогичном классе. размер, и они также могут хранить больше энергии, чем ранее использовавшиеся свинцово-кислотные батареи.Типичная литий-ионная батарея может хранить 150 Вт на 1 кг батареи, где средняя свинцово-кислотная батарея может хранить только 4,16 Вт, но на 1 кг. В качестве дополнительного бонуса к возможностям хранения большого объема и легкому весу характеристика, литий-ионные батареи заряжаются быстрее, служат значительно дольше и может выдерживать сотни циклов зарядки.
Со всеми преимуществами, которые могут быть перечислены с этим Аккумулятор высокой мощности, как и все остальное, имеет свой набор недостатков. Литий — элемент с высокой реакционной способностью и чувствителен к высоким температурам.В редких случаях, когда литий-ионный блок выходит из строя, он воспламеняется. малиново-красное пламя. Литий — это щелочной металл, обладающий высокой реакционной способностью. при этом из всех щелочных металлов он наименее реакционноспособен. категория.
3. Прочее Приложения
Когда думают о литии, многие думают о батареях, но у этого удивительного элемента есть гораздо больше применений. Литий широко используется в приложениях теплопередачи и может быть спроектирован во многие полезные композиты, такие как…
Когда думая о модном керамическом фарфоре, вы не думаете о «литии», но это может прыжок в Китай, страну.Китай является ведущим импортером лития в мире. Литий не только в керамике и стекле, но и в большинстве современных высокотемпературных посуда. Этот металл так широко используется в кухонной посуде из-за его многих свойств, которые позволяют уменьшить тепловое расширение, увеличивает прочность и долговечность керамического тела и снижает изменение цвета при нанесении на другие смеси, например, на цемент.
Литийиспользуется в этом случае не только в компонентах автомобильной электроники, но и в смазке, которая помогает поддерживать движение деталей.Это более широко известно как белая литиевая смазка. Эта смазка особенно хорошо прилипает к металлическим поверхностям, устойчива к воздействию влаги, тепла и не вызывает коррозии. Его макияж делает продукт более густым и действует как губка, которая медленно выделяет масло во время использования.
Заключение
С развитием революции электромобилей, возможно, нет более важного применения для этого удивительного элемента, обладающего столькими фантастическими свойствами, чем его использование в батареях.Хотя литий можно найти по всей планете, спрос на этот металл растет и может превысить предложение, если мы не сможем освоить некоторые из крупнейших месторождений в мире. Это, в свою очередь, будет стимулировать рынок и отрасль по мере того, как мы вступаем в эпоху электромобилей.
Источники:
- http://www.rsc.org/periodic-table/element/3/lithium
- https://www.livescience.com/28579-lithium.html
- https:// education.jlab.org/itselemental/ele003.html
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3712976/
- https://www.verywellmind.com/lithium-the -first-настроение-стабилизатор-p3-380277
- https://psycheducation.org/treatment/mood-stabilizers/the-big-three-for-bipolar-depression/lithium/the-history-of-lithium/
- https://www.forbes.com/sites/bridaineparnell/2015/07/29/scientists-solve-the-mystery-of-lithium-in-the-milky-way/#24bb5951174e
- http: // земля-хроники.com / space / where-in-space-is-such-a-huge-number-of-lithium.html
- https://ultralithium.com/lithium-uses-glass-ceramics/
Синтез, характеристика и применение негорючей дикатионной ионной жидкости в литиево-ионной батарее в качестве добавки к электролиту
Сюй, К. Неводные жидкие электролиты для литиевых аккумуляторных батарей. Chemical Reviews 104 , 4303–4418, https://doi.org/10.1021/cr030203g (2004).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Armand, M. & Tarascon, J.-M. Строим лучшие батареи. природа 451 , 652 (2008).
ADS CAS PubMed Статья Google Scholar
Park, J.-K. Принципы и применение литиевых аккумуляторных батарей . (John Wiley & Sons, 2012).
Glaize, C. & Genies, S. Литиевые батареи и другие электрохимические системы хранения . (Джон Вили и сыновья, 2013).
Guerfi, A. et al. . Улучшенные электролиты для литий-ионных аккумуляторов: смесь ионной жидкости и органического электролита с повышенной безопасностью и электрохимическими характеристиками. Журнал источников энергии 195 , 845–852 (2010).
ADS CAS Статья Google Scholar
Lux, S. и др. . Механизм образования HF в органических карбонатных электролитах на основе LiPF6. Electrochemistry Communications 14 , 47–50 (2012).
CAS Статья Google Scholar
Wagner, R., Preschitschek, N., Passerini, S., Leker, J. & Winter, M. Текущие тенденции и перспективы исследований различных материалов и конструкций, используемых в литиевых батареях. Журнал прикладной электрохимии 43 , 481–496 (2013).
CAS Статья Google Scholar
Schmitz, R. W. et al. . Исследования новых электролитов, растворителей и добавок SEI для использования в литий-ионных батареях: систематическая электрохимическая характеристика и подробный анализ спектроскопическими методами. Успехи химии твердого тела 42 , 65–84 (2014).
CAS Статья Google Scholar
Скросати Б., Абрахам К., ван Шалквейк В. А. и Хассун Дж. Литиевые батареи: передовые технологии и приложения . Vol. 58 (John Wiley & Sons, 2013).
Чжан С.С. Обзор электролитных добавок для литий-ионных аккумуляторов. Журнал источников энергии 162 , 1379–1394 (2006).
ADS CAS Статья Google Scholar
Арбицани, К., Габриэлли, Г. и Мастрагостино, М. Термическая стабильность и воспламеняемость электролитов для литий-ионных аккумуляторов. Журнал источников энергии 196 , 4801–4805 (2011).
ADS CAS Статья Google Scholar
Хан, Й.-К., Ю, Дж. И Йим, Т. Почему трис (триметилсилил) фосфит эффективен в качестве добавки для высоковольтных литий-ионных батарей? Журнал химии материалов A 3 , 10900–10909 (2015).
CAS Статья Google Scholar
Канг, К. С. и др. . Влияние добавок на электрохимические характеристики оксида лития, никеля, кобальта, марганца при высоких температурах. Журнал источников энергии 253 , 48–54 (2014).
ADS CAS Статья Google Scholar
Srour, H. et al. . Ионные жидкие электролиты для литий-ионных аккумуляторов: обзор характеристик различных электродных систем. Журнал прикладной электрохимии 46 , 149–155 (2016).
CAS Статья Google Scholar
Haregewoin, A. M., Wotango, A. S. & Hwang, B.-J. Электролитические добавки для электродов литий-ионных аккумуляторов: успехи и перспективы. Энергетика и экология 9 , 1955–1988 (2016).
CAS Статья Google Scholar
Балакришнан П., Рамеш Р. и Кумар Т. П. Защитные механизмы в литий-ионных батареях. Журнал источников энергии 155 , 401–414 (2006).
ADS CAS Статья Google Scholar
Даути, Д. Х. и Рот, Э. П. Общее обсуждение безопасности литий-ионных аккумуляторов. Интерфейс электрохимического общества 21 , 37–44 (2012).
CAS Google Scholar
Рот, Э. П. и Орендорф, К. Дж. Как электролиты влияют на безопасность аккумуляторной батареи. Интерфейс электрохимического общества 21 , 45–49 (2012).
CAS Статья Google Scholar
Калхофф, Дж., Эшету, Г. Г., Брессер, Д. и Пассерини, С. Более безопасные электролиты для литий-ионных батарей: современное состояние и перспективы. ChemSusChem 8 , 2154–2175 (2015).
CAS PubMed Статья Google Scholar
Чжан, Х. и др. . Последние достижения в области передовых электродных материалов, сепараторов и электролитов для литиевых батарей. Журнал химии материалов A 6 , 20564–20620 (2018).
CAS Статья Google Scholar
Chen, S., Wen, K., Fan, J., Bando, Y. & Golberg, D. Прогресс и перспективы высоковольтных и высокобезопасных электролитов в современных литиевых батареях: из жидкости к твердым электролитам. Журнал химии материалов A 6 , 11631–11663 (2018).
CAS Статья Google Scholar
Ye, Y.-S., Rick, J. & Hwang, B.-J. Ионные жидкие полимерные электролиты. Журнал химии материалов A 1 , 2719–2743 (2013).
CAS Статья Google Scholar
Ким, Х.-Т. и др. .Ионная жидкость на основе пирролиния как антипирен для бинарных электролитов литий-ионных аккумуляторов. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 4 , 497–505 (2015).
Артикул CAS Google Scholar
Mun, J. et al. . Возможность использования ионного жидкого растворителя на основе пирролидиния для неграфитовых углеродных электродов. Электрохимические коммуникации 13 , 1256–1259 (2011).
CAS Статья Google Scholar
Д’Анджело, А. Дж. И Панцер, М. Дж. Разработка эластичных и самовосстанавливающихся гелевых электролитов с использованием полностью цвиттерионных полимерных сетей в сольватно-ионных жидкостях для литиевых батарей. Химия материалов 31 , 2913–2922 (2019).
Артикул CAS Google Scholar
Ким, Г.-Т. и др. . Разработка прототипов литиевых батарей на основе ионной жидкости. Журнал источников энергии 199 , 239–246 (2012).
CAS Статья Google Scholar
Garcia, B., Lavallée, S., Perron, G., Michot, C. & Armand, M. Расплавленные соли при комнатной температуре в качестве электролита литиевых батарей. Electrochimica Acta 49 , 4583–4588 (2004).
CAS Статья Google Scholar
Сакаэбе, Х. и Мацумото, Х. N-Метил-N-пропилпиперидин бис (трифторметансульфонил) имид (PP13 – TFSI) — новая электролитная основа для литиевой батареи. Electrochemistry Communications 5 , 594–598 (2003).
CAS Статья Google Scholar
Де Соуза, Р. Ф., Падилья, Дж. К., Гонсалвес, Р. С. и Дюпон, Дж. Топливные элементы на основе диалкилимидазолиевой жидкости на основе ионной жидкости при комнатной температуре. Electrochemistry Communications 5 , 728–731 (2003).
Артикул CAS Google Scholar
Kunze, M. et al. . Смеси ионных жидкостей для низкотемпературных электролитов. Electrochimica Acta 82 , 69–74 (2012).
CAS Статья Google Scholar
Куриг, Х., Вестли, М., Тонурист, К., Янес, А. и Люст, Э. Влияние химического состава ионно-жидких анионов при комнатной температуре и делокализации электрического заряда на свойства суперконденсатора. Журнал Электрохимического общества 159 , A944 – A951 (2012).
CAS Статья Google Scholar
Lei, Z. et al. . Суперконденсатор с высокой плотностью энергии с графеном CMK-5 в качестве электрода и ионной жидкостью в качестве электролита. Журнал химии материалов A 1 , 2313–2321 (2013).
CAS Статья Google Scholar
Велтон Т. Ионные жидкости при комнатной температуре. Растворители для синтеза и катализа. Химические обзоры 99 , 2071–2084 (1999).
CAS PubMed Статья Google Scholar
Дюпон, Дж., Де Соуза, Р. Ф. и Суарес, П. А. Ионно-жидкий (расплавленная соль) металлоорганический катализ в фазе ионной жидкости. Химические обзоры 102 , 3667–3692 (2002).
CAS PubMed Статья Google Scholar
Йим, Т., Квон, М.С., Мун, Дж. И Ли, К.Т. Электролиты на основе ионной жидкости при комнатной температуре в качестве альтернативы электролитам на основе карбонатов. Израильский химический журнал 55 , 586–598 (2015).
CAS Статья Google Scholar
Соави, Ф., Монако, С. и Мастрагостино, М. Катод из пористого углерода и ионная жидкость без катализатора для высокоэффективных перезаряжаемых литий-кислородных батарей. Журнал источников энергии 224 , 115–119 (2013).
CAS Статья Google Scholar
Бест А., Бхатт А. и Холленкамп А. Ионные жидкости с анионом бис (фторсульфонил) имида: электрохимические свойства и применение в аккумуляторной технологии. Журнал Электрохимического общества 157 , A903 – A911 (2010).
CAS Статья Google Scholar
Левандовски, А.& Widerska-Mocek, A. Ионные жидкости как электролиты для литий-ионных аккумуляторов — обзор электрохимических исследований. Журнал источников энергии 194 , 601–609 (2009).
ADS CAS Статья Google Scholar
Сато Т., Маруо Т., Марукане С. и Такаги К. Ионные жидкости, содержащие карбонатный растворитель в качестве электролитов для литий-ионных элементов. Журнал источников энергии 138 , 253–261 (2004).
ADS CAS Статья Google Scholar
Чжэн, Х., Цзян, К., Абэ, Т. и Огуми, З. Электрохимическая интеркаляция лития в анод из природного графита в ионных жидких электролитах на основе четвертичного аммония. Углерод 44 , 203–210 (2006).
CAS Статья Google Scholar
Плечкова Н.В., Седдон К.R. Применение ионных жидкостей в химической промышленности. Обзоры химического общества 37 , 123–150 (2008).
CAS PubMed Статья Google Scholar
Роджерс, Р., Плечкова, Н. и Седдон, К. В ACS Symposium Series .
Sun, H., Zhang, D., Liu, C. & Zhang, C. Геометрическая и электронная структура дикатона и ионной пары в геминальной дикатионной ионной жидкости 1,3-бис [3-метилимидазолий -ил] пропана бромид. Журнал молекулярной структуры: ТЕОХИМА 900 , 37–43 (2009).
ADS CAS Статья Google Scholar
Масри А., Муталиб М. А. и Левек Дж. Обзор дикатионных ионных жидкостей: классификация и применение. Ind. Eng. Управлять. 5 , 1–7 (2016).
Google Scholar
Zhang, Z. et al. .Асимметричные дикатионные ионные жидкости на основе имидазолия и алифатического аммония в качестве потенциальных электролитных добавок, применяемых для литиевых вторичных батарей. Electrochimica Acta 53 , 4833–4838 (2008).
CAS Статья Google Scholar
Широта, Х., Мандаи, Т., Фуказава, Х. и Като, Т. Сравнение между дикатионными и монокатионными ионными жидкостями: плотность жидкости, тепловые свойства, поверхностное натяжение и вязкость сдвига. Журнал химических и технических данных 56 , 2453–2459 (2011).
CAS Статья Google Scholar
Ding, Y.-S., Zha, M., Zhang, J. & Wang, S.-S. Синтез, характеристика и свойства геминальных имидазолиевых ионных жидкостей. Коллоиды и поверхности A: физико-химические и технические аспекты 298 , 201–205 (2007).
CAS Статья Google Scholar
Хан, А.С. и др. . Дикатионные ионные жидкости на основе имидазолия: синтез и свойства. Журнал молекулярных жидкостей 227 , 98–105 (2017).
CAS Статья Google Scholar
Талеби М., Патил Р. А. и Армстронг Д. В. Физико-химические свойства дикатионных ионных жидкостей с разветвленной цепью. Журнал молекулярных жидкостей 256 , 247–255, https: // doi.org / 10.1016 / j.molliq.2018.02.016 (2018).
CAS Статья Google Scholar
Tarascon, J. & Guyomard, D. Новые составы электролитов, стабильные в диапазоне напряжений от 0 до 5 В и совместимые с литий-ионными элементами Li1 + xMn2O4 / углерода. Ионика твердого тела 69 , 293–305 (1994).
CAS Статья Google Scholar
Шлюп, С.Э., Керр, Дж. Б. и Киношита, К. Роль реакционной способности электролита литий-ионного аккумулятора в снижении производительности и саморазрядке. Журнал источников питания 119 , 330–337 (2003).
ADS Статья CAS Google Scholar
Han, H.-B. и др. . Бис (фторсульфонил) имид лития (LiFSI) как проводящая соль для неводных жидких электролитов литий-ионных аккумуляторов: физико-химические и электрохимические свойства. Журнал источников энергии 196 , 3623–3632 (2011).
ADS CAS Статья Google Scholar
Галински М., Левандовски А. и Стемпняк И. Ионные жидкости как электролиты. Electrochimica acta 51 , 5567–5580 (2006).
Артикул CAS Google Scholar
Madria, N. et al. .Ионные жидкие электролиты для литиевых батарей: исследования синтеза, электрохимии и цитотоксичности. Журнал источников питания 234 , 277–284 (2013).
CAS Статья Google Scholar
Дахби, М., Гамусс, Ф., Тран-Ван, Ф., Лемордант, Д. и Анути, М. Сравнительное исследование электролитов EC / DMC LiTFSI и LiPF6 для электрохимического хранения. Журнал источников энергии 196 , 9743–9750, https: // doi.org / 10.1016 / j.jpowsour.2011.07.071 (2011).
ADS CAS Статья Google Scholar
Вассершайд П. и Велтон Т. Ионные жидкости в синтезе . (Джон Вили и сыновья, 2008 г.).
Peljo, P. & Girault, H.H. Окно электрохимического потенциала электролитов батареи: заблуждение HOMO – LUMO. Энергетика и экология 11 , 2306–2309 (2018).
CAS Статья Google Scholar
Бард А. Дж. И Фолкнер Л. Р. Основы и приложения. Электрохимические методы 2 , 482 (2001).
Google Scholar
Bonhote, P., Dias, A.-P., Papageorgiou, N., Kalyanasundaram, K. & Grätzel, M. Гидрофобные расплавленные соли с высокой проводимостью при температуре окружающей среды. Inorg Chem 35 , 1168–1178 (1996).
CAS PubMed Статья Google Scholar
McEwen, A. B., Ngo, H. L., LeCompte, K. & Goldman, J. L. Электрохимические свойства электролитов на основе солей имидазолия для электрохимических конденсаторов. Журнал Электрохимического общества 146 , 1687–1695 (1999).
ADS CAS Статья Google Scholar
Макфарлейн, Д., Микин, П., Сан, Дж., Амини, Н. и Форсайт, М. Имиды пирролидиния: новое семейство расплавленных солей и проводящих пластических кристаллических фаз. Журнал физической химии B 103 , 4164–4170 (1999).
CAS Статья Google Scholar
Plylahan, N., Kerner, M., Lim, D.-H., Matic, A. & Johansson, P. Ионная жидкость и гибридные ионно-жидкие / органические электролиты для применения в высокотемпературных литий-ионных аккумуляторах . Electrochimica Acta 216 , 24–34 (2016).
CAS Статья Google Scholar
Xiong, S. et al. . Роль добавки органического растворителя в ионные жидкие электролиты для литий-серных аккумуляторов. RSC Advances 5 , 2122–2128 (2015).
CAS Статья Google Scholar
Фриш, М.J. T. и др. . «Gaussian 09W, Gaussian, Inc.», Валлингфорд, Коннектикут: 2009 (2009).
Жан, К.-Г., Николс, Дж. А. и Диксон, Д. А. Потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, твердость и энергия электронного возбуждения: свойства молекул на основе орбитальных энергий теории функционала плотности. Журнал физической химии А 107 , 4184–4195 (2003).
ADS CAS Статья Google Scholar
Han, S., Zhang, H., Fan, C., Fan, W. & Yu, L. 1,4-дицианобутан как пленкообразующая добавка для высоковольтных литий-ионных аккумуляторов. Ионика твердого тела 337 , 63–69 (2019).
CAS Статья Google Scholar
Zhang, Z. et al. . Фторированные электролиты для литий-ионных аккумуляторов 5 В. Энергетика и экология 6 , 1806–1810 (2013).
CAS Статья Google Scholar
Dedryvere, R. et al. . Реакционная способность границы раздела электрод / электролит в высоковольтной шпинели LiMn1. 6Ni0. Литий-ионный аккумулятор 4O4 / Li4Ti5O12. Журнал физической химии C 114 , 10999–11008 (2010).
CAS Статья Google Scholar
Pham, H.Q. et al. .Повышение производительности 4,8 В Li1. 2Mn0. 525Ni0. 175Co0. Катод батареи 1O2 с использованием фторированного линейного карбоната в качестве высоковольтной добавки. Журнал Электрохимического общества 161 , A2002 – A2011 (2014).
CAS Статья Google Scholar
Levi, M. et al. . Твердотельная электрохимическая кинетика интеркаляции Li-Ion в Li1− x CoO2: одновременное применение электроаналитических методов SSCV, PITT и EIS. Журнал Электрохимического общества 146 , 1279–1289 (1999).
ADS CAS Статья Google Scholar
Mun, J. et al. . Электрохимическая пассивация поверхности LiCoO 2 с помощью аллилового ионного жидкого электролита для современных, безопасных литий-ионных аккумуляторов. Научные отчеты 4 , 5802 (2014).
CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar
Нара, Х., Мукояма, Д., Симидзу, Р., Момма, Т. и Осака, Т. Систематический анализ межфазного сопротивления между катодным слоем и токоприемником в литий-ионных аккумуляторах с помощью спектроскопии электрохимического импеданса. Журнал источников энергии 409 , 139–147 (2019).
ADS CAS Статья Google Scholar
Gaussian 16 Rev. C.01 (Уоллингфорд, Коннектикут, 2016).
Беркманс, Г. и др. . Прогноз стоимости современных литий-ионных аккумуляторов для электромобилей до 2030 года. Энергия 10 , 1314 (2017).
Артикул Google Scholar
Zhang, Y. et al. . Катодные материалы высокой энергии для литий-ионных аккумуляторов: обзор последних разработок. Наука Китай Технологические науки 58 , 1809–1828 (2015).
ADS CAS Статья Google Scholar
Лин, К., Тан, А., Му, Х., Ван, В. и Ван, К. Механизмы старения электродных материалов в литий-ионных аккумуляторах для электромобилей. Химический журнал 2015 (2015).
Эбнер М., Чанг Д. В., Гарсия Р. Э. и Вуд В. Анизотропия извилистости в электродах литий-ионных аккумуляторов. Advanced Energy Materials 4 , 1301278 (2014).
Артикул CAS Google Scholar
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Литиевая батарея— обзор
16.2 Почему Na-ионная батарея?
Перезаряжаемые литиевые (Li) батареи, часто называемые литий-ионными батареями (LIB), как было впервые названо Sony, были признаны наиболее успешными и сложными устройствами хранения энергии с момента их первой коммерциализации в 1991 году.LIB изначально были разработаны как высокоэнергетический и безопасный источник питания для портативных электронных устройств. Кроме того, теперь они используются в качестве альтернативного источника энергии для электродвигателей вместо двигателей внутреннего сгорания, оборудованных топливным баком. Электромобили, оснащенные крупногабаритными литиевыми батареями в качестве источников энергии, были представлены на автомобильном рынке, обещая снизить зависимость транспорта от ископаемого топлива в будущем. Кроме того, LIB теперь используются для хранения электроэнергии (EES) [1].Важнейший элемент, литий, широко распространен в земной коре, но не считается элементом в большом количестве [2–5]. Действительно, стоимость материала увеличилась после коммерциализации литиевых батарей. Напротив, ресурсы натрия в принципе неограниченны, поскольку они изобилуют морской водой и отложениями солей [6]. Более того, натрий является вторым по легкости и мелким размерам щелочным металлом после лития, и на самом деле химический состав Li и Na в целом аналогичен щелочным металлам.
Между двумя элементами есть несколько принципиальных различий: атом натрия в три раза тяжелее атома лития.Na + имеет больший ионный радиус, чем Li + , как показано в таблице 16.1. Электрохимический стандартный потенциал Na + / Na на 0,34 В выше, чем у Li + / Li. В результате гравиметрическая и объемная плотность энергии на основе металлического Na неизбежно намного ниже, чем у металлического лития, когда они используются в качестве отрицательного электрода. Можно отметить, что разница в гравиметрической плотности энергии в зависимости от материалов вставки становится намного меньше, что связано с массой материалов-хозяев.Кроме того, могут возникнуть проблемы с безопасностью из-за более низкой температуры плавления металлического Na (97,7 ° C) по сравнению с металлическим Li (180,5 ° C), когда в качестве отрицательного электрода используется металлический Na / Li.
Таблица 16.1. Сравнение химической природы натрия и лития
| 3 Li | 11 Na | |
|---|---|---|
| Радиус катиона (Å) | 0,68 | 0,97 | Атомный вес0,97 | -1 )6.9 | 23,0 |
| E ° (V по сравнению с SHE) | −3,04 | −2,70 |
| Температура плавления (° C) | 180,5 | 97,7 |
| мА (мА) 1 ), металл | 3829 | 1165 |
| Стоимость, карбонаты (долл. США / тонна) | 4000 | 120 |
| Дистрибьюция | 70% в Южной Америке | Повсюду99 9097 , названный аналогом LIB, состоит из двух отдельных электродов, состоящих из материалов, содержащих Na, без металлического Na, как показано на рисунке 16.1. NIB имеет два натриевых вставных материала, положительный и отрицательный электроды, которые разделены электронным способом с помощью электролита (как правило, солей электролита, растворенных в апротонных полярных растворителях) в качестве чистого ионного проводника. NIB являются многообещающим кандидатом для использования EES, потому что обилие и экономическая эффективность Na имеют важное значение для крупномасштабных приложений, когда мы рассматриваем ограниченную доступность ресурса лития. Исследование проводилось в двух районах (Лахор, Шейхупура) Пенджаба, Пакистан (Рисунок 1). Район Лахор является столицей провинции, а также крупнейшим городом (районом) провинции Пенджаб, Пакистан, который ограничен 73,22 ° –74,45 ° в.д., 31,20 ° –31,60 ° с.ш., площадью около 4000 км (рис. 1). Население Лахора в 2007 году составляло более 6,5 миллионов человек [18]. В целом Лахор занимает второе место среди городских центров Пакистана.Он расположен на аллювиальной равнине левого берега реки Рави. Здесь глинистость увеличивается по мере удаления от русла реки [19]. Сообщалось о многих значительных изменениях литологии, в то время как основными минералами, обнаруженными в почве Лахора, являются мусковит, хлорит, биотит и кварц, а также небольшие количества других тяжелых минералов [18]. Шейхупура находится примерно в 36 км от Лахора. Шейхупура находится на 73 ° 59′3,49 ′ ′ восточной долготы и 31 ° 42′51,16 ′ ′ северной широты с общей численностью населения около 3 321 029 человек.Изученное место является важным компонентом Речна Доаб и образовано из недавно образовавшихся отложений, возникших в результате разливного канала, образовавшегося из реки Ченаб. Глинистые материалы существуют в нескольких старых бассейнах и дамбах каналов. Почвенный материал, вероятно, относится к возрасту позднего плейстоцена и образован смесью метаморфических и известковых отложений Нижних Гималаев [20]. |