これがリチウム含有鉱石の外観です。
リチウムは私たちの文明全体にとって重要な要素の1つです。もちろん、リチウムについて話すとき、Li-ionバッテリーが思い浮かびます。確かに、採掘されたリチウムの大部分はバッテリーメーカーのニーズに当てはまります。ただし、他の分野でも使用されています。
たとえば、鉄と非鉄の両方の冶金学では、金属は脱酸し、合金の延性と強度を高めるために使用されます。また、部分的に紫外線を透過するガラスの製造にも使用され、セラミックにも使用されます。そして、これは、原子力と核技術について話さない場合です-それはトリチウムを取得するために使用されます。要するに、リチウムは文字通りスナップアップされます。カットの下で-バッテリー、テスラ、リチウムの製造方法とその不足について話しましょう。
しかし、もちろん、主なものはバッテリーです
はい、現在、世界で採掘されているリチウムのほとんどは、リチウム電池の生産に使われています。テスラモデルS用の1つのバッテリーの製造には、純度99.5％のこの金属63kgが必要であると推定されています。
それでは、リチウム電池を使用して、すべての車が突然電気的になった場合にどうなるかを考えてみましょう。 2016年のデータによると、世界には13億台の車がありました。今では、おそらくそれ以上ですが、4年前のこのデータを使用しましょう。
すべての新造電気自動車がテスラと同じ容量のバッテリーを備えているわけではありませんが、生産に必要なリチウムの重量を3分の1に削減します。そのようなバッテリーの1つには、44.1kgの最も純粋なリチウムが必要であることがわかります。 13億台の車両には573.3億kgのリチウムが必要です。悪くはありませんが、これは5,733万トンのリチウムであり、自動車業界のニーズにのみ当てはまります。
2023年までに、メルセデス、BMW、トヨタ、フォード、アウディ、ポルシェ、ボルボ、フインダイ、ホンダの企業で電気自動車の大量生産が開始されます。専門家によると、これらの企業は年間約1,500万台の電気自動車を生産し、年間約10万トンのリチウムが必要になるとのことです。
しかし、電気自動車だけではありません。スマートフォン、ラップトップ、タブレットなど、バッテリーを備えたさまざまな機器の何十億ものコピーを使用しています。それらは小さいです、はい、しかしそれらはまたたくさんのリチウムを必要とします。ただし、電気自動車のバッテリーよりもはるかに少なく、モバイルデバイス用のバッテリーの生産は世界のリチウム生産の数パーセントを占めます。 2017年、Appleはこの金属の世界の総生産量の0.58％しか使用しませんでした。
しかし、他のバッテリーもあります。同じテスラは、ピーク時のエネルギー消費の急増を平準化するのに役立つ巨大なバッテリーシステムを開発および実装しています。大型バッテリーには、少なくとも1トンのリチウムが含まれています。これまでのところ、このようなシステムの生産はそれほど大規模ではありませんが、時間の経過とともにすべてが変わる可能性があります。
一般に、2025年までの世界のリチウム消費量は少なくとも20万トンのこの金属になります。
どのように取得して保存しますか？
リチウムは非常に化学的に活性な金属であるため、他のほとんどの一般的な金属とはわずかに異なる方法で採掘されます。Liを分離する方法は2つあります。
1つはペグマタイト鉱物で、石英、長石、雲母、その他の結晶で構成されています。以前は、それは世界のリチウムの主な供給源でした。たとえばオーストラリアでは、ピロキセンに属する鉱物であるスポジュメン、リチウム鉱石から採掘されています。
2つ目は、塩沼の粘土からのものです。南アメリカと上で述べたのと同じネバダにそのようなものがあります。リチウム飽和ブラインは、太陽電池式蒸発器で「濃縮」できます。次に、希望の水酸化リチウム濃度に達した後、炭酸ナトリウムと水酸化カルシウムを加えて沈殿させます。このプロセスはそれほど費用がかかりませんが、18か月から24か月という長い時間がかかります。これはムスクがそれを使用することを計画している方法です。
2番目の方法には問題があります。この方法でリチウムを取得すると、リチウムは不純物（鉄またはマグネシウム）を受け取ります（マグネシウムは除去するのが最も困難です）。それにもかかわらず、塩水地帯には多くのリチウムがあり、これは2番目の方法を非常に魅力的にします-あなたはまだ不純物を取り除くことができます。
ちなみに、塩溶液の蒸発によるリチウムの抽出はこれまで使用されていなかった新しい方法であるため、塩湿地は探索された堆積物のリストに含まれていません。ですから、地球上には信じられているよりもはるかに多くのリチウムがあるのかもしれません。
ボリビア南西部のSalardeUyuniの塩辛い砂漠にはたくさんのリチウムがあります。硬い地殻の下には、リチウム濃度が0.3％の液体ブラインがあります。
他の方法もありますが、それらはすべて純粋に実験的な方法です。たとえば、数年前、ハブレは、金属有機フレームワーク膜を使用してブラインからリチウムを抽出できるというニュースを発表しました。
それらは、生物の生物学的細胞膜の濾過メカニズム（イオン選択性）を模倣します。この方法では、リチウムに加えて、新鮮な水も生成されます。これも貴重な製品です。しかし、残念ながら、この方法のコストも拡張性も科学者によって強調されていません。そして2年後、この方法の商品化については何も聞いていません。
リチウム電池からリチウムを抽出することもできます。つまり、バッテリーをリサイクルするために、バッテリーを作成するために必要な金属リチウムやその他の材料を再び入手します。しかし、これまでのところ、バッテリーの処理は少量で行われています。これはかなり複雑で費用のかかるプロセスであるため、近い将来、大規模なバッテリー処理プラントの建設について聞くことはほとんどありません。はい、科学者はそれに取り組んでいますが、これはすべて単なる研究です。
地球上にはどのくらいのリチウムがありますか？
はい、それほど多くはありません。むしろ、調査されたものは比較的少ないです。 2019年には、この金属の世界的に証明された埋蔵量は1,700万トンと推定されました。ロシアでは-約90万トン。 「肥沃な」可能性のある預金を受け取ると、約6,200万トンになります。おそらく地質学者は新しい鉱床を探索するでしょうが、いずれにせよ、地球上にはほとんどリチウムがありません。
2年前、約36,000トンが採掘されました。同時に、金属の40％が電池に、26％がセラミックとガラスの製造に、13％が潤滑剤の製造に、7％が冶金に、4％が空調システムに、3％が医薬品とポリマーに使用されています。
リチウムの主な配送先はオーストラリア（年間18.3千トン）、チリ（年間14.1千トン）、アルゼンチン（年間5.5千トン）です。近い将来、リチウムサプライヤーはその生産と世界市場への供給を増やすことを計画しています。
ちなみに、リチウムの最大の消費者の1つであるテスラは、米国ネバダ州で金属を独自に採掘する権利を受け取りました。Elon Muskは、彼の会社がネバダ州の約10,000エーカーのリチウムに富む粘土鉱床にアクセスできるようになったと語った。
みんなのためのリチウム、そして誰も気分を害したままにしないでください？
近い将来、今よりもはるかに多くのリチウム電池を生産する必要があると話している。科学者が知る限り、この金属は今後数年間は誰にとっても十分でしょう。
時間が経つにつれて、企業はバッテリー内のリチウムの量を減らす方法を見つけるでしょう-このトピックに関する研究はすでに進行中です。おそらく、ブラインからリチウムを抽出すると、その代謝回転も増加するため、金属の総量が大幅に増加します。
しかし、10-20-30年で何が起こるでしょうか？わかりにくい。おそらく、科学者や企業によって提案された新しいバッテリー技術が「撃つ」でしょう。あるいは、専門家が現在のバッテリーの設計を変更して、1つのバッテリーを製造するために必要なリチウムの量を大幅に減らすことができるかもしれません。
一般的に、これまでのところリチウム欠乏の問題を解決する方法があり、それらの多くがあります。この問題を5年間覚えて、ここで変更についてHabréで話し合いましょう。この金属はすでに「新油」と呼ばれているので、うまくいけば、「リチウム戦争」はそれまでに始まらないでしょう。
