我们造了很多锂离子电池。真的,很多。多到供应链的经济性如此高效,以至于即使明天有人发明了更好的电池,它也很难在价格上竞争。但如果锂短缺呢?那是唯一可能撼动局面的事情。锂无处不在,但你能负担得起提取成本的锂主要在南美的盐水中。从岩石中提取既昂贵又耗能——直到现在。

在今日《科学》杂志发表的一篇论文中,来自麻省理工学院和几家波士顿地区公司的团队发明了一种从岩石中提取锂的新方法,该方法能耗低得多,能再生起始化学品,甚至产生可销售的副产品。因为为什么只得到锂呢?你还可以得到氧化铝和二氧化硅。这就像一场化学自助餐。

目前从锂辉石(一种锂铝硅酸盐,最丰富的锂矿石)中提取锂的方法是将岩石在约1000°C下焙烧,然后浸入硫酸中。这会产生大量废物并消耗大量能源。新工艺使用溶于水的氟化铵(NH4F),加热到舒适的70°C。这会产生离子,将氟捐赠给锂,形成氟化锂,而硅和铝则形成可加工成有用材料的单独化合物。

铝的路径涉及加热到300°C,然后700°C,以生产氧化铝(用于制造铝金属),并释放氟化氢和氨,然后它们重新结合以重新形成原始的氟化铵。这是一个巧妙的化学回收技巧,尽管我们注意到氟化氢极其危险。硅的路径更简单:加入更多氨得到二氧化硅,可以增强混凝土。氟化锂可以直接用于制造电池电解质,或转化为氧化锂用于其他用途。

研究人员计算了成本:旧的焙烧方法每吨锂成本不到9000美元。他们的新工艺?每吨约5000美元——与廉价的盐水提取相当。如果出售铝和硅副产品,成本再降低1000多美元。当然,实际价格会波动,更换工艺需要新设备。但是,嘿,在一个无法停止制造电池的世界里,有选择总是好的。另外,看着化学家重新思考百年历史的工业过程总是很有趣。