Woher kommt der wichtigste Teil Ihres Akkus

Lithium ist für eine große Sache. Es schaltet alles aus unseren Gadgets zu unseren Autos – wirklich unsere moderne Welt. Und das ist nicht jederzeit bald ändern; Einige Analysten schätzen, dass die Nachfrage in den nächsten Jahren bis zu 25 % steigen könnte. Aber wie man nutze die Kraft der ein Metall, die in Flammen birst, jedes Mal, wenn es nass wird? Wie erhalten Sie es sogar aus dem Boden?

Was ist Lithium?

Lithium (griechisch für "Stein") ist das dritte Element im Periodensystem, ein silberweißes Alkalimetall, das weich genug, um mit einem Tisch Messer geschnitten werden. Es ist auch das leichteste Metall der Erde sowie die geringsten Dichte fester Bestandteil. Sie hat die entsprechende Dichte ein Brett aus Kiefernholz, und die Hälfte der des Wassers. Es schwimmt in Öl (und auch Wasser, obwohl das sehr schlecht da Sie wissen enden würde, Alkali gehen Boom), und da es mit Feuchtigkeit in der Luft reaktiv ist, reines Lithium ist in der Regel in anaeroben Bedingungen gespeichert und in Mineralöl, Vaseline oder einer anderen solchen phasenfrei Flüssigkeit bedeckt.

Das ist um nicht zu sagen, dass Sie nur ein Loch zu graben und Sie ein Stück von Lithium ziehen. Nein, es ist viel zu ätzend und reaktive dafür; in der Tat kommt Lithium nie frei in der Natur. Stattdessen wird es immer als eine Verbindung, oft in pegmatische Mineralien sowie in Meerwasser, Salzlaugen und Tone gefunden. Problem ist, obwohl Lithium relativ reichlich vorhanden ist – es ist die 33. am häufigsten vorkommende Element – es ist sehr diffus in der gesamten Natur, was, dass sammeln bedeutet und es in eine kommerziell nutzbare Form zu konzentrieren, ist eine massive Schmerzen.

Wie haben wir es entdeckt?

Johan August Arfwedson erstmals isoliert Lithium aus Petalite — eine kristalline Substanz — im Jahre 1817. In den nächsten Jahrzehnten eine Reihe von Forschern hervorgelockt die physikalischen Rahmenbedingungen des Metalls. Von 1855 entdeckten Chemiker Robert Bunsen und Augustus Matthiessen Mittel zur Fällung von großen Mengen an Lithium von Lithiumchlorid per Elektrolyse, die handwerkliche Produktion in 1916 und kommerzielle Lithium-Produktion von 1923 führte.

Lithium wurde im zweiten Weltkrieg als eine Hochtemperatur-Schmierfett für Flugzeugmotoren, dank seines hohen Schmelzpunktes und der Tatsache, dass es deutlich weniger korrosiv als die zuvor verwendeten Kalzium-Seifen verwendet. Lithium spielte auch eine wichtige Rolle im Kalten Krieg. Die Lithium-6 und 7-Lithium Ionen wurden verwendet, um Tritium, eine Steigerung der Verbindung zur Steigerung der Effizienz und Rendite von Wasserstoffbomben, sowie eine solide Fusionsbrennstoff selbst erstellen.

Aus den späten 1950er Jahren bis Mitte der 1980er Jahre waren die USA der beherrschenden globalen Lithium-Produzent. Rund ein Vierteljahrhundert angehäuft die USA einen Vorrat von 42.000 Tonnen Lithiumhydroxid aus Produktionsstätten in Nevada und North Carolina. 80 % der weltweiten Nachfrage nach Lithium 1976 geliefert und setzte seine Dominanz bis 1984, als eine der größten Lagerstätten auf dem Planeten entdeckt wurde, in Chile (und erneut im Jahr 1997 begann der Bergbau auf eine weitere massive Ablagerung in Argentinien).

Also, was tun wir, wenn wir es finden?

Stellt sich heraus, hält die USA nur einen Bruchteil der massiven Lithium Ablagerungen von Chile und Argentinien. Sie sind die beiden größten Hersteller in dieser Reihenfolge, Buttern, 60 Prozent des jährlichen Versorgung in der Welt. Australien und China für weitere 30 Prozent zu kombinieren. Die verbleibenden 10 Prozent entfallen auf kleinere Produzenten wie die USA und Russland. Der US Geological Survey schätzt, dass insgesamt weltweit Lithium behält sich vor, bei 13 Millionen Tonnen. interessant ist, die Hälfte dieser Lieferung wird gedacht, um tatsächlich in Bolivien, entlang der östlichen Seite der Anden befinden. Insgesamt schätzt der USGS gibt es mindestens 5,4 Millionen Tonnen Lithium in ihnen Thar bolivianischen Hügel.

Lithium ist in der Vergangenheit entweder aus Solen oder Hardrock Bergbau gewonnen worden. Hard Rock Lithium Bergbau ist ebenso wie andere traditionelle Bergbau: ein großes Loch graben, ziehen Sie die Felsen, die Sie wollen, sie für die Verarbeitung abzuschicken. Das Problem mit der Anwendung das Lithium, das Extrahieren der Substanz aus Fels ist ein unglaublich Zeit-, Energie- und kostenintensiv Tortur. Da Lithium so diffus ist, mußt du viel Gestein aus dem Boden nur um ein wenig die guten Sachen zu ziehen.

Stattdessen wurden weit mehr wirtschaftlich, Sole-basierte Extraktionsverfahren entwickelt. Chile und Argentinien (ebenso wie China, Russland und den USA nur operative Lithium Mine in Clayton Valley, Nevada) verwenden Sie die Sole-Pool-Methode. Sole selbst ist, wie Western Lithium erklärt:

Die Solen, vulkanischen Ursprungs, sind in Wüstengebieten und treten in Playas und Salars wo Lithium durch solare Evaporation konzentriert hat. In Salars (Kochsalzlösung Wüste Bassins manchmal bekannt als Salzseen oder Salinen) die Sole befindet sich auf oder unter der Oberfläche und in große solare Evaporation Teiche für Konzentration vor der Verarbeitung gepumpt. Wenn die Becken Flächen überwiegend versandet und Tone mit etwas Salz Intarsie zusammengesetzt sind, sind sie als Playas bezeichnet. Wenn die Oberfläche überwiegend Salz nennt man sie Salars. Obwohl die grundlegende Charakter der Ablagerungen ähnlich ist, gibt es große Variabilität in Größe, Oberflächencharakter, Stratigraphie, Struktur, Chemie, Infrastruktur und solar Verdampfungsraten.

Die größte derartige Solebad befindet sich in der weltweit größten Salz flach, Boliviens Salar de Uyuni.

Das Foote Mineral Unternehmen verwendet, um eine Lithium-Solebad in Silver Peak, Nevada betreiben und bietet diese tieferen Einblick, wie Lithium gewonnen wird:

Das Foote Mineral Unternehmen ist Lithium erholt sich von solar verdampfte saline Solen an Silver Peak, Nevada. Die Solen sind unterhalb einer Playa-Oberfläche in einem geschlossenen Becken gepumpt. Die Playa-Einlagen besteht aus Mischungen aus Tonen, versandet, Sand und Evaporites, von die viele mit Kochsalzlösung Salzlaugen bekannt Tiefe von 600 Fuß gesättigt sind. Solen sind wahrscheinlich unterhalb dieser Tiefe für Schwerkraft Studien gezeigt haben, dass die Lockergesteinen Tiefe von 1500 Fuß erreichen. Die Entstehung der Silver Peak Kaution ist offenbar im Zusammenhang mit vulkanischen Aktivität und das Gebiet zeichnet sich durch heiße Quellen, Schlackenkegel und Lava-Einlagen. Die Sole aus Brunnen gepumpt enthält 300 ppm Lithium und 10-15 Gew.-% des anderen gelösten Feststoffe. Die Playa-Oberfläche eignet sich gut für solare Evaporation. Die Solen sind in einer Reihe von solare Evaporation Teiche gepumpt und nachdem sie Sättigung erreicht haben eine Reihe von Salze ausgefällt werden. Die Reihenfolge der Salze ausgefällt ist NaCl, eine Mischung aus NaC1 und Glaserite (KNa (SO4) 2), und dann diese beiden plus Ka als eine Folge der Verdunstung, die Lithium-Konzentration sich auf etwa 5000 ppm erhöht. Die effektive Verdunstung bei Silver Peak beginnt im April und häufig dauert bis Oktober. Es ist notwendig, ausreichend Sole bis zum Oktober Betrieb die Aufbereitungsanlage in den Wintermonaten zu sammeln. Lithium ist aus der Sole durch Fällung Lithiumcarbonat wiederhergestellt.

Nur vier Unternehmen — Talison Lithium, Rockwood Holdings, Sociedad Quimica y Minera de Chile und FMC-Rechnung für 95 Prozent der weltweiten Lithium-Produktion und alle die Industrie-standard-Methode der Fällung reines Lithium aus geschmolzenen Lithiumchlorid (LiCl) mit Elektrolyse verwenden. Dieser Prozess erfolgt natürlich in eine Luft- und Umgebung um eine Reaktion zu vermeiden.

Woher kommen die Batterien?

In dem Video oben, Leyden Energy bietet uns einen Blick ins Innere ihrer Lithium-Ionen-Batterie-Anlage und einen Blick hinter die Kulissen der Produktionsstandort.

Die Wissenschaft Kanal How It Made Serie führt uns durch eine allgemeinere Form des Produktionsprozesses Batterie auch in den Clip oben.

Deckung der Nachfrage

Haben wir etwa 900 Millionen Fahrzeuge auf der Straße weltweit, und nicht genügend Lithium behält sich vor, um sehr viele von ihnen mit batteriebetriebenen Alternativen zu ersetzen. "Da eine Fahrzeugbatterie 100 Mal so viel Lithiumcarbonat gleichwertigem seinen Laptop benötigt, die Green-Car Revolution Lithium einer der strategisch wichtigsten Rohstoffe des Planeten, könnte", sagt Mary Ann Wright von Johnson Controls-Saft, ein Lithium-Ionen-Akku-Hersteller.

"Um nur 60 Millionen-Plug-in Hybrid-Fahrzeugen machen würde ein Jahr mit einer kleinen Lithium-Ionen-Batterie 420.000 Tonnen Lithiumcarbonat - sechs Mal die aktuelle globale Produktion jährlich, William Tahil, erfordern oder" research Director bei Meridian International Research, sagte Barrons. "Aber in Wirklichkeit wollen Sie eine anständige Größe Batterie, so ist es wahrscheinlicher, dass Sie die weltweite Produktion verzehnfachen müssten." Und dies schließt die Nachfrage nach Lithium in tragbare Elektronik."

Um diese Versorgungslücke zu überspannen, wurden zahlreiche alternative Quellen für Lithium untersucht. Eine viel versprechende System soll die Sole von Erdwärmepumpen hochgezogen verwenden. Eine Gruppe von sieben geothermische Anlagen in the Salton Sea konnten jährlich etwa 16.000 Tonnen Lithium (sowie einen fairen Betrag von Zink) aus ihre Rohre zu ziehen. Es ist einfach eine Frage der gelösten Mineralien aus dem Wasser zu filtern.