マングローブリチウムの新しいプロセスはEVバッテリー生産を変革する可能性がある

電気自動車が組立ラインから出荷されるにつれ、リチウムの精製という 1 つのハードルが立ちはだかります。お茶生のリチウムを電池に必要な化合物に入れるのは高価で、面倒で、エネルギーを大量に消費しますが、 バンクーバーを拠点とするスタートアップ Mangrove Lithium には、より良い方法がある。同社は、リチウム原料を電池グレードの水酸化リチウムに変換する電気化学精製プロセスを開発しました。

生のリチウムを水酸化リチウムに変換するには、通常、リチウムの原料である鉱物であるスポジュメンを高温で焙煎し、酸で浸出して硫酸リチウムに変換する必要があります。その敷地 次に、水酸化リチウムに変換する必要があります。 「これは、大量の試薬化学物質を使用する熱化学反応であり、硫酸ナトリウム廃棄物の流れを生成します」と彼は言います。 ライアン・デイマングローブ・リチウム社のオペレーション・ディレクター。

障壁がさらに強化され、世界のリチウムの大部分（60～70パーセント）は現在中国で精製されており、輸出制限と地政学的な緊張により近年サプライチェーンが混乱している。精製するために未加工のリチウムを海外に輸送すると、電池全体の二酸化炭素排出量も増加します。リチウム精製の新しいモデルは、電気自動車の経済性だけでなく、世界のバッテリーサプライチェーンの地理や環境フットプリントも再構築する可能性があります。

ブリティッシュコロンビア州にあるマングローブ社のデモプラントは、2026年後半に生産を開始する予定だ。

マングローブの埋め立てはどのように行われているのでしょうか？

マングローブは、従来の資源を大量に消費する反応を、電気、水、酸素を使用するプロセスに置き換えます。電気化学セルでは、陰極と陽極の間に 3 つのコンパートメントを備えた金属製の箱で構成される電解槽に塩水を流します。コンパートメントは、特定のイオンのみを通過させる半透性の障壁であるイオン交換膜によって分離されています。硫酸リチウムフラックス 中央のチャンバーとセルの電場が塩を分離します。 「陽イオンであるリチウムは、膜を通って陰極に向かって移動します」とデイ氏は言います。そこでは、「酸素と水を反応させて水酸化物イオンを形成し、それが塩からのリチウムと結合して水酸化リチウムを形成している。」

一方、セルの反対側では、マイナスイオンである硫酸塩がアノードに向かって移動し、そこで水が分解されてプロトンと酸素ガスが生成されます。プロトンは硫酸イオンと結合して硫酸を形成します。

「そのプロセスを継続的に実行すると、時間の経過とともに水酸化リチウムが生成され、晶析装置に送ることができます」とデイ氏は言います。 「重大な老廃物はなく、消費しているのは塩水、酸素、電気だけです。」硫酸は回収され、循環して原料原料からさらに塩水を除去することができます。

一般に、イオン交換膜を無傷に保つことが、この種のプロセスをスケールアップする際の最大の課題の 1 つである、とペンシルバニア州立大学エネルギー工学助教授のフェイフェイ・シー氏は言います。電気化学ベースの精製方法を研究している Shi 氏は、このアプローチは必要な反応をより簡単に活性化できるものの、大規模な用途には限界があると指摘しています。

電気化学プロセスでは、半透性バリアで区切られた 3 つのコンパートメントを通過することでリチウムが分離されます。 マングローブリチウム

マングローブの酸素ベースの陰極

Mangrove の主要な革新であり、このプロセスを可能にするのは酸素ベースの陰極です。 「反応を機能させるには大規模なエンジニアリングが必要です」とデイ氏は言う。同社は、酸素反応を機能させるのに十分な量の水を使用して、システムに溢れて代わりに水素ガスを生成するほど大量の水を加えずに、気体と液体が反応できる電極を設計しました。