Мы делаем много литий-ионных батарей. Очень много. Настолько много, что экономика их цепочки поставок настолько эффективна, что даже если кто-то завтра изобретёт лучшую батарею, ей всё равно будет трудно конкурировать по цене. Но что, если возникнет дефицит лития? Это единственное, что может всё изменить. Литий есть везде, но литий, который можно реально дёшево добыть, в основном находится в южноамериканских рассолах. Извлечение из камней дорого и энергоёмко — до сих пор.

В статье, опубликованной в сегодняшнем выпуске Science, команда из MIT и пары бостонских компаний разработала новый метод извлечения лития из камней, который использует гораздо меньше энергии, регенерирует исходные химикаты и даже даёт продаваемые побочные продукты. Потому что зачем просто получать литий, если можно ещё получить оксид алюминия и диоксид кремния? Это как химический шведский стол.

Текущий метод извлечения лития из сподумена — литий-алюминиевого силиката и самой распространённой литиевой руды — включает обжиг камня при температуре около 1000 °C, а затем обработку серной кислотой. Это оставляет много отходов и требует много энергии. Новый процесс использует фторид аммония (NH4F), растворённый в воде, нагретый до уютных 70 °C. Это создаёт ионы, которые отдают фтор литию, образуя фторид лития, в то время как кремний и алюминий образуют отдельные соединения, которые можно переработать в полезные материалы.

Путь алюминия включает нагрев до 300 °C, а затем до 700 °C для получения оксида алюминия (используется для производства алюминиевого металла) и выделения фтороводорода и аммиака, которые затем рекомбинируют, восстанавливая исходный фторид аммония. Это аккуратный химический трюк с рециклингом, хотя стоит отметить, что фтороводород чрезвычайно опасен. Путь кремния проще: добавьте больше аммиака, чтобы получить диоксид кремния, который может укрепить бетон. Фторид лития можно либо сразу использовать для изготовления электролита батарей, либо преобразовать в оксид лития для других целей.

Исследователи подсчитали: старый метод обжига стоит чуть менее 9000 долларов за тонну лития. Их новый процесс? Около 5000 долларов за тонну — сопоставимо с дешёвой добычей из рассолов. А если продавать побочные продукты алюминия и кремния, цена падает более чем на 1000 долларов. Конечно, реальные цены колеблются, и смена процессов требует нового оборудования. Но, эй, в мире, который не может перестать строить батареи, приятно иметь варианты. К тому же всегда забавно наблюдать, как химики переосмысливают вековые промышленные процессы.