2024-08-29
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it house는 8월 29일에 리튬 배터리가 전기 자동차 및 다양한 전자 기기에 널리 사용되지만 리튬 생산 과정이 환경에 심각한 영향을 미칠 수 있어 리튬 배터리가 진정한 '친환경'이 아니라고 보도했습니다. 스탠포드 대학의 과학자들은 기존 방법보다 더 효율적이고 절반 정도 저렴하며 환경 친화적인 새로운 리튬 추출 방법을 개발했습니다.
출처 : 테슬라
전통적인 리튬 추출 방법에는 에너지, 토지, 물 등 많은 양의 자원이 필요한 반면, 전기 자동차와 재생 에너지 저장 시스템이 대중화됨에 따라 향후 리튬 수요가 크게 증가할 것이라는 점에서 이번 연구는 의미가 있습니다. 현재 리튬 1톤을 추출하려면 약 50만 리터의 물이 필요하다. 또한 전통적인 방법을 사용하려면 지각 깊은 곳에서 채굴해야 하며 이 귀중한 자원은 칠레, 볼리비아 등 몇몇 지역에 집중되어 있습니다.
it house에 따르면 현재 리튬의 대부분은 칠레의 아타카마 소금 평원과 같은 염호 지역의 단단한 암석 채굴에서 나옵니다. 미네랄이 풍부한 염수를 채굴하여 26제곱킬로미터 면적의 증발 연못으로 펌핑해야 하기 때문에 이러한 소스에서 리튬을 추출하는 데 약 18개월이 걸립니다. 태양 복사는 계속 증가하는 농도로 수영장에서 수영장으로 지속적으로 펌핑되는 소금물을 증발시킨 다음 수집되어 리튬으로 정제됩니다. 전통적인 방법의 리튬 회수율은 일반적으로 40%입니다.
스탠포드대학교 공과대학 재료공학과 교수 yi cui가 이끄는 연구팀은 산화환원 갈바닉 전기투석(rce)이라는 방법을 개발했습니다. 이는 전기를 사용하여 고체 전해질막을 통해 금속 농도가 낮은 물에서 농도가 높은 용액으로 리튬을 운반하는 방식으로 작동합니다. 일련의 셀을 통해 금속이 쉽게 분리될 때까지 리튬 농도가 점차 증가합니다.
rce 방법에는 다음과 같은 많은 장점이 있습니다.
기존 추출 방법의 10분의 1의 전력만 필요합니다.
리튬 선택도는 100%에 가깝고 효율도 매우 높습니다.
소금물에서 1톤의 리튬을 추출하는 데 드는 비용은 일반적으로 약 $9,100인 반면, rce 방법의 비용은 약 $3,500-4,400입니다.
이 방법은 대규모 증발 연못의 필요성을 없애고 리튬 추출이 환경에 미치는 영향을 크게 줄이며 이용 가능한 리튬 염수의 글로벌 공급원을 확장합니다.
미국, 캐나다, 유럽의 염수는 다량의 독성 물질을 함유하고 끓는점이 높아 처리하기가 더 어렵지만 rce 접근 방식을 사용하면 이들 지역에서 경제적으로 실행 가능하게 될 수 있습니다.
효율적인 직접 리튬 추출(dle) 방법은 1970년대부터 연구되어 왔으며 그 중 일부가 상용화되었습니다. cnbc는 리튬의 7%가 상대적으로 지속 가능한 dle 방법에서 나온다고 지적합니다. 스탠포드 팀의 rce 접근 방식은 거의 100%에 가까운 효율성, 더 낮은 전력 요구 사항 및 더 낮은 운영 비용을 제공하여 가장 유망한 것으로 보입니다.
남은 것은 수요를 충족시키기 위해 rce 공정을 어떻게 확장할 수 있는지, 신속하고 안전한 추출을 위해 어떻게 최적화할 수 있는지, 그리고 리튬염을 함유한 해수에 적용할 수 있는지 여부입니다. 앞으로 리튬에 대한 수요가 증가할 것으로 예상되는 가운데, 이 신기술은 증가하는 리튬 수요를 충족하는 데 도움이 될 잠재력을 가지고 있습니다.
연구팀의 연구 결과는 matter 저널에 게재되었습니다.
