Inhalt
- Lithium: Der Liebling der Technik
- Wo ist Lithium gefunden?
- Wie Lithium-Ionen-Batterien die Welt verändert haben
- Die Nachteile von Lithiumbatterien und wo wiederaufladbare Batterien gewinnen
- Die Zukunft des Lithiums
- Sicherheit beim Abbau von Lithium
- Schlussfolgerungen
John ist ein pensionierter Mathematiklehrer, der an vielen Aktivitäten beteiligt ist. Er schreibt, baut Modellschiffe, Gärten, liest und sucht nach Gold.
Lithium: Der Liebling der Technik
Lithium ist eines der am häufigsten abgebauten und verwendeten Mineralien bei der Herstellung von Batterien. Ob Autobatterien, Digitalkamera-Batterien oder Telefonbatterien, Lithium wird benötigt und ist viel effektiver bei der Stromerzeugung. Dies ist seit vielen Jahren der Fall. Viele Unternehmen und Einzelpersonen haben dies akzeptiert, und dies ist der Hauptgrund, warum wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien so positiv bewertet werden.
Ein Rückschlag für dieses Vertrauen waren die jüngsten Probleme mit Lithium-Ionen-Batterien im neuen Boeing 787 Dreamliner. In zwei neueren Fällen haben sich Lithiumbatterien überhitzt oder entzündet, was zur Erdung des Flugzeugs geführt hat. Das Flugzeug verwendet hauptsächlich Elektrizität anstelle von Pneumatik für die Flugzeugsteuerung. Dennoch hat der Technologiesektor großes Vertrauen in die Zukunft von Lithium.
Faszinierende Tatsache # 1
Reines Lithiummetall benötigt eine besondere Handhabung, da es sehr ätzend ist.
Wo ist Lithium gefunden?
Relativ gesehen gibt es nur wenige Orte, an denen Lithium abgebaut wird, und die Aussichten für zukünftige Lagerstätten sind geschützt. Einige der wichtigsten Lithium-Abbaugebiete sind Chile, Bolivien, Argentinien und Afghanistan.
Eine der neuesten Entdeckungen, die viel Aufmerksamkeit auf sich zieht, befindet sich in der Provinz Ghazni in Afghanistan. Von den 1 Billion US-Dollar an noch nicht abgebauten Mineralien in Afghanistan behauptet das Pentagon, Afghanistan könne das "neue Saudi-Arabien des Lithiums" sein. Dies geschieht, nachdem sowjetische Dokumente, die nach ihrem Krieg in Afghanistan zurückgelassen wurden, Karten und Forschungsdokumente zeigten, die auf riesige Ablagerungen hinweisen.
Darüber hinaus bestätigt eine Luft- und geologische Untersuchung durch die Vereinigten Staaten einen Großteil der Informationen, die die Sowjets hinterlassen haben
Faszinierende Tatsache # 2
Lithium ist das leichteste Metall und hat eine 0,5-fache Dichte von H2O. Da Lithium mit Wasser (mit großer Energie) reagiert, kann das Metall schwimmen.
Wie Lithium-Ionen-Batterien die Welt verändert haben
Wenn Sie Ihr Telefon, Ihren Laptop oder Ihr iPad öffnen, wird ein Li-Ionen-Akku angezeigt. Lithium ist die sauberste Energiequelle, die es gibt. Wenn Sie zufällig ein Hybridauto besitzen, besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Auto mit Nickelhydridbatterien betrieben wird. Es ist jedoch geplant, dass große Autohersteller Lithium-Autobatterien in grünen Elektroautos einsetzen.
Die Kosten für Lithiummetall variierten im Januar 2018 von 22,60 USD pro Kilogramm in China bis 16 USD pro kg in Europa. Lithium ist nicht nur leicht, sondern auch billig und in jüngster Zeit für die meisten Hersteller auf der ganzen Welt zu einer wichtigen Wahl geworden.
Wenn Sie heute Digitalkamera-Batterien kaufen möchten, besteht mit der verbesserten Batterietechnologie gute Chancen, dass Sie eine Lithium-Batterie kaufen. Einige der Hauptverbindungen von Lithium, die bei der Herstellung verwendet werden, sind Lithiummetall, Lithiumcarbonat, Lithiumhydroxid, Lithiumbromid und komplexere Verbindungen. Diese werden verwendet, um Keramikgläser gegen schnelle Temperaturänderungen beständig zu machen, als ein Element bei Verglasungen, das zu niedrigeren Schmelzpunkten führt, bei der Aluminiumherstellung, bei künstlichem Gummi, Kunststoffen und Pharmazeutika, bei Spezialschmierstoffen und -fetten, Batterien und Klimaanlagen .
Die Liste der Lithiumverbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften und großem technologischem Potenzial ist erschütternd. Die Materialien für Lithium-Ionen-Batterien stammen aus solchen Verbindungen.
Faszinierende Tatsache # 3
Durch die Fusion von Lithium mit anderen Elementen zu Tritium war die Reaktion die erste künstliche Kernfusion.
Faszinierende Tatsache # 4
Die meisten magmatischen Gesteine enthalten Lithium. Es präsentiert sich nicht frei in der Natur.
Die Nachteile von Lithiumbatterien und wo wiederaufladbare Batterien gewinnen
So weit Lithiumbatterien auf der ganzen Welt akzeptiert sind, gibt es begrenzende Faktoren, die mit ihnen einhergehen. Sie können mehr potentielle Energie speichern als frühere Batterien (wie Bleiplattenbatterien), aber sie können für viele Anwendungen immer noch nicht genügend Ladung halten. Lithiumbatterien ermöglichen das Aufladen, aber Innovatoren möchten schneller aufladen. Diese Art von Nachteil wird jetzt angesprochen.
Ein Unternehmen in Kalifornien behauptet, es habe eine bessere Lithium-I-Batterie entwickelt, die die Zellenergiedichte verbessert und aus weniger teurem Material hergestellt wird. Diese neue Batterie ist möglicherweise die Antwort darauf, die Kosten für Elektrofahrzeuge zu senken und ihre Reichweite zu erhöhen. Michael Thackeray vom Argonne National Laboratory sagt: "Das Ziel ist immer, die Spannung, die Energiekapazität und die Batterielebensdauer zu erhöhen und alles sicher in immer kleinere Behälter zu packen."
Ein weiterer Nachteil der Herstellung mit Lithium ist die geografische und politische Verfügbarkeit. Es wird geschätzt, dass Bolivien über die Hälfte der weltweit bekannten Lithiumreserven verfügt. Der fast 5000 Quadratkilometer große Salar De Uyuni in Südbolivien ist ein trockener Ort mit vielen Kakteen und etwa 10 Milliarden Tonnen Salz. Unterhalb der flachen Salzkruste befindet sich Lithium. Indem im Wesentlichen durch die Salzschicht gegraben und frisches Wasser hineingepumpt wird, beginnt sich eine Salzlösung zu entwickeln. Wenn diese Sole in der Sonne trocknen gelassen wird, nimmt sie eine Olivenöltönung an. Das ist das Lithium. Es gibt jedoch nur ein Problem.
Boliviens Erfahrung mit Ausländern aus kapitalistischen Ländern, die in der Vergangenheit Gold und Silber abgebaut haben, hat ihnen einen schlechten Geschmack im Mund hinterlassen. Die Edelmetalle wurden billig genommen und der Bergbau schädigte die Umwelt. Führer in Bolivien haben zugesagt, keine ausländischen Kapitalinvestitionen mehr in eigene Minen zuzulassen. Sie mögen in Zukunft die Idee haben, Partner zu haben, aber das Eigentum und die Kontrolle über ihre Lithiumminen werden ihnen gehören. Jetzt hat eine kleine bolivianische Operation begonnen, deren Entwicklung für die Zukunft geplant ist.
Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, dass zur Verarbeitung des Lithiums große Mengen Wasser benötigt werden. Das Dreieck ist trocken und hat nicht so viel Wasser wie viele andere Orte. Zusätzlich zu einer möglichen Kontamination kann die Menge des verwendeten Wassers die Verfügbarkeit von sauberem Trinkwasser beeinträchtigen.
Faszinierende Tatsache # 5
Lithiummetall wird durch Elektrolyse rein gemacht. Lithiumchlorid wird zur Herstellung des Lithiummetalls geschmolzen.
Die Zukunft des Lithiums
Experten sehen eine Zeit voraus, in der Lithiumbatterien das Erdöl ersetzen werden, das wir für den Antrieb von Autos und vielen anderen Dingen verwenden. Banken von Lithiumbatterien wurden für die Bereitstellung von Haushaltsstrom in Betracht gezogen. Ihre Zuverlässigkeit wird mit der Zeit zunehmen. Die Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien ist weit verbreitet.
Im Mai 2011 gab A123 Systems, ein Unternehmen in Massachusetts, bekannt, dass es eine 12-Volt-Lithium-Autobatterie gebaut hat, die in den gleichen Raum wie die normale Blei-Säure passt
Batterien, die wir heute üblicherweise verwenden. Es wird länger haltbar, leichter und umweltfreundlicher sein.Kürzlich wurden Ankündigungen gemacht, die darauf hinweisen, dass eine andere Lithium-Ionen-Batterie entwickelt wurde, die eine billigere Alternative und die notwendige Leistung für den Gesamtantrieb von Autos bieten kann. Das Gespenst erschwinglicher Elektrofahrzeuge mit einer Reichweite von mehr als 100 Meilen waren aufregende Ingenieure bei GM, Toyota und Nissan. Die durchschnittliche Reichweite von Elektroautos in den USA wird im Jahr 2022 voraussichtlich 222 Meilen betragen.
Sicherheit beim Abbau von Lithium
Im Lithiumdreieck (Chile, Argentinien und Bolivien) glauben Beamte, dass der Abbau von Lithium zwar weniger umweltgefährdend ist als der Abbau von Kohle, dies jedoch der Fall ist
möglich, es auf eine Weise abzubauen, die es zu einem der am wenigsten kontaminierenden Bergbaubetriebe macht.
Das Einatmen von Lithium kann zu Reizungen von Nase und Rachen führen, während ein längeres, tieferes Einatmen tatsächlich zu einer Lungenentzündung führen kann. Das Berühren von Lithium kann auch eine "heikle" Angelegenheit sein. Lithium reagiert schnell mit Wasser und bildet Verbindungen, die die Haut verbrennen können.
Faszinierende Tatsache # 6
Australiens führender Lithiumerz-Bergmann verdoppelte 2012 seine Produktionskapazität auf 110.000 Tonnen Lithiumcarbonat-Äquivalent pro Jahr, und 2013 erwarb ein chinesischer Lithiumchemie-Hersteller die Mine.
Quelle: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/mcs-2014-lithi.pdf
Schlussfolgerungen
Alles hat Vor- und Nachteile. Stromversorgungslösungen variieren je nach Bedarf. Hersteller, die Energiespeicher benötigen, müssen eine Vielzahl von Faktoren berücksichtigen, um zu bestimmen, ob eine Blei-Säure- oder Lithium-Ionen-Batterie für eine Anwendung am besten geeignet ist. Kosten, Lebensdauer, Größe, Gewicht, Empfindlichkeit gegenüber extremen Temperaturen und Verfügbarkeit von Baumaterialien sind die Hauptaspekte bei der Entscheidung, welcher Batterietyp verwendet werden soll.
Lithium-Ionen-Batterien sind in vielen Fällen wirtschaftlicher, insbesondere in heißen Klimazonen, obwohl sie tendenziell teurer sind. Der Verbrauch von Lithiumverbindungen und Chemikalien wie Lithiumcarbonat in Lithiumbatterien stieg von 2000 bis 2008 um 22% pro Jahr, und es besteht kein Zweifel daran, dass Lithiummetall und all seine verschiedenen Verbindungen in Zukunft die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien erhöhen werden.
