Хотя традиционные методы добычи лития в основном ориентированы на извлечение этого ценного металла из природных источников, существует и альтернативный путь — переработка использованных аккумуляторов, которые вышли из строя. Новая технология способна сделать этот процесс более экономически выгодным.

Почему литий так важен

Литий занимает особое место среди материалов для хранения энергии в перезаряжаемых батареях. Это самый легкий металл в периодической таблице, обладающий высокой энергетической плотностью. Благодаря своей способности легко отдавать электроны, литий имеет максимальный электрохимический потенциал, что делает его идеальным для многократного накопления и высвобождения энергии. Несмотря на широкое распространение лития на Земле, его добыча сопряжена с трудностями: процесс часто бывает дорогим, сложным и вредным для окружающей среды.

Переработка батарей как источник лития

В поисках альтернативных источников ученые обратили внимание на литий-ионные аккумуляторы, которые уже отработали свой срок, но все еще содержат пригодный для повторного использования металл. Например, ранее был предложен метод извлечения лития из использованных батарей с помощью микроволн. Однако, несмотря на большое количество таких аккумуляторов, отделение лития от других компонентов остается затратным процессом.

Новая технология извлечения лития

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработали инновационный способ переработки лития. Под руководством профессора Сяо Су команда разбирала использованные батареи и помещала их в органический растворитель, получая раствор, содержащий литий и другие металлы.

Для селективного извлечения лития ученые создали специальный электрод из сополимера, молекулы которого связываются с литием и реагируют на электрический ток. При помещении электрода в раствор и подаче напряжения он поглощал только литий, оставляя остальные металлы в растворе.

Эффективность и экономическая выгода

Метод оказался эффективным для отделения и извлечения лития, а электрод сохранял проводимость более чем в 500 циклах. По оценкам исследователей, стоимость извлечения лития этим способом составляет около 12,70 доллара США за килограмм, что значительно дешевле других методов.

Для сравнения:

• Кислотное выщелачивание обходится в 81–462 доллара за килограмм и приводит к образованию химических отходов.
• Плавка при высоких температурах стоит 36–126 долларов за килограмм и менее эффективна для отделения лития.

Таким образом, новая технология может стать первым коммерчески жизнеспособным способом повторного извлечения лития из использованных батарей.

Перспективы и значение

По данным Daily Metal Prices, на момент написания статьи литий на открытом рынке стоил 13,17 доллара за килограмм. Это означает, что новая технология позволяет получать литий даже дешевле, чем его покупка.

Исследователи отмечают, что их работа пока находится на стадии концепции, и следующим шагом станет масштабирование и совершенствование процесса.

«Эти результаты подчеркивают широкие возможности электрохимических методов разделения для переработки металлов не только в воде, но и в органических растворителях, которые часто используются для выщелачивания отходов батарей», — отмечает Сяо Су. — «Мы надеемся, что эта работа поможет создать более замкнутую и устойчивую цепочку поставок лития, повысит безопасность поставок и потенциально снизит экологические последствия, связанные с другими способами добычи лития, такими как горная промышленность».