陶瓷可以帮助减少锂提取成本高达80%

锂电池技术被普遍视为从化石燃料转向经济必不可少的,可以充分利用可再生能源发电。这导致了大规模增加对锂的需求。具有讽刺意味的是,然而,目前中提取锂的过程本身是不可持续的——需要高温和有毒试剂。然而,中国和美国的研究人员已经表明,将一层固体陶瓷电解质电化学细胞用于提取锂可以帮助解决这些问题,一些生产更便宜、更环保锂。

当前工业过程获取涉及锂电解熔融的氯化锂的混合物和氯化钾,在阴极沉积金属锂。近90%的世界可采锂被认为是在盐湖卤水——高盐水发现和地下水库。这也包含其他金属离子如钠、镁和铝,目前必须分开的氯化锂电解之前如果不沉积在阴极与锂。净化过程使用盐酸等有害化学物质。此外,氯离子在阳极氧化产生氯气,不断侵蚀碳阳极和造成环境危害。

现在在北京清华大学和斯坦福大学的研究人员在加州添加了一层陶瓷_6.4拉₃Zr_1.4助教_0.6O₁₂(LLZTO)——最初是由相同的科学家作为液态金属电池的电解质——细胞。只有锂离子可以通过LLZTO,研究人员可以使用unpurified氯化锂,留下杂质熔盐。更好的是,研究人员甚至可以添加氯化铝熔盐没有风险的铝金属在阴极沉积。这赋予两个关键优势:首先,氯化锂和铝的熔点混合物低得多,使他们能够节约能源,操作在240˚C细胞而不是通常的400˚C。其次,它使他们能够防止氯气的生产只需使用铝阳极材料,任何氯离子氧化产生更多氯化铝。总体而言,研究人员估计他们生产金属锂在当前方法的成本的20%。

Donald Sadoway美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)说,“能够选择性地提取高纯锂原料不纯是吸引人,但脆性陶瓷膜的使用提出了挑战,当一个人想在一个工业实现高吞吐量设置”。他总结道,“最终的问题是可伸缩性和超出了本文的范围。