テスラの特許出願 = 粘土鉱物からリチウムを抽出するプロセス

8月XNUMX日、テスラは特許出願粘土鉱物とその複合元素からリチウムを抽出するプロセス用。リチウムは、リチウムイオン電池の商品化により、1990年代から多くの技術変化の最前線に立ってきました。これが、電気自動車（EV）やパーソナルテクノロジーデバイスの革命の理由です。

リチウムは、電力を供給してエネルギーを蓄えるバッテリーのクリーンなエネルギー移行に不可欠です。再生可能エネルギーを着実かつ確実に放出できるゲートウェイです。リチウムの需要は、特に英国、スウェーデン、オランダ、フランス、ノルウェー、カナダなどの多くの国が内燃機関車の段階的廃止を発表して以来、自動車メーカーがEVにさらに移行するにつれて、近年急増しています。

による世界銀行、5年までに世界の気候目標を達成するには、現在採掘されているリチウムの2050倍のリチウムが必要になるでしょう。

テスラの新しい特許出願には、リチウムを含む粘土鉱物の提供、陽イオン源と粘土鉱物の混合、粘土鉱物の高エネルギーミルの実行、および液体浸出の実行によるリチウムに富む浸出液の取得が含まれます。

リチウムの広範な必要性

EVは5,000台にすることができますバッテリーセルと10キロのリチウムが必要になる可能性があります。 90トンのリチウムは60,000台の電気自動車の需要を満たすのに役立ちます。 30万台の電気自動車を生産するには、約2027トンの炭酸リチウムに相当する量が必要です。テスラのCEOであるElonMuskは、1.8年までにXNUMX万台の電気自動車を生産する必要があり、それにはXNUMX万トンの炭酸リチウムに相当するものが必要になると述べています。

テスラモデルSのバッテリーパックを考えてみましょう。世界中から供給されたコンポーネントを備えた何千もの円筒形セル（入れ子になった人形に少し似ています）リチウムと電子を変換するテールパイプを排出することなく、何度も何度も車を推進するのに十分なエネルギーになります。

通常、メインパックには複数のモジュールが含まれ、各モジュールは多数の小さなセルで構成されています。各セル内で、リチウム原子は、グラファイトアノードと金属酸化物で構成されるカソードシートの間の電解質を通って移動します。

従来の方法でリチウムを入手するには、それ自体が必要です環境への負担、炭素排出と水と土地の劣化による。より低い環境フットプリントを備えたリチウムの需要が高まっているようです。

テスラ特許出願の詳細

「粘土鉱物からのリチウムの選択的抽出」と題された特許は、塩化ナトリウムを使用して鉱石からリチウムを抽出することは、酸浸出などの現在使用されている技術と比較して、環境に優しい金属を得るための方法であると主張しています。テスラによると、それはまた、より高い回収率を可能にします。

粘土鉱物は、Li、Na、K、Al、Si、Mg、Ca、Fe、O、および/またはOHで構成される微視的なフレームワーク層と、Li、Na、K、Mgなどの陽イオンが通過する層間空間で構成されます。水または他の電解質で行われる。この鉱物構造におけるリチウム原子の位置すべての違いを生むリチウムがフレームワーク層内にあるか、中間層に浮いている場合、どのように抽出できるかについて。

少量のリチウムは、粘土鉱物に広く含まれています。それは多くの場合、不純物として、介在物として、格子空洞内に、表面に吸収されて、または同形置換によって粘土に存在します。後者が最も一般的です。

テスラの特許出願の紹介では、リチウムについての入門書を提供し、リチウムイオン電池（LIB）および電気自動車（EV）業界にとって戦略的な金属であることを説明しています。バッテリーや電気自動車のコストを削減するために、さまざまなリチウム源からリチウムを経済的に抽出することの重要性が確認されました。

この文書は、鉱業に一般的に使用される主要なリチウム源はリチウムブラインであるが、これらの源からのLi抽出に関連する低コストのために、LIBの需要が増え続けているため、他のリチウム源を探索する必要があると述べています。新しいテスラの特許出願は、Li抽出の別の方法、つまり粘土鉱物からLiを抽出する方法を検討しています。

粘土鉱物からリチウムを抽出するために提案されているテスラプロセスには、次のものが含まれます。

リチウムを含む粘土鉱物を提供する。
粘土鉱物の高エネルギーミルを実行します。
高エネルギーミルを実行すると同時に、実行する前または後に、陽イオン源を粘土鉱物と混合して混合物を形成する。ここで、陽イオン源は、陽イオンおよび陰イオンを含む。そして、
粉砕された粘土材料およびカチオン源混合物を溶媒と接触させて、粉砕された粘土材料からリチウムを抽出し、リチウムに富む浸出溶液を形成する。

このプロセスでは、粘土鉱物をH 2SO 4やHClなどの一般的な鉱酸の水溶液と混合し、大気圧下で加熱して浸出させる酸浸出によってリチウムが得られます。粘土鉱物に含まれるリチウム。テスラは、この酸浸出法はリチウムを浸出させるだけでなく、Na、K、Fe、Al、Ca、Mgなどの高濃度の不純物も浸出させると主張しています。

リチウムは一般に、大きな岩（スポジュメン）で構成される火成岩または高濃度の炭酸リチウムを含む水中に含まれる鉱物から抽出されます。テスラの特許出願では、粘土材料は、スポジュメン、リチア雲母、チンワルド雲母、スメクタイト、ヘクトライト、白雲母、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるXNUMXつまたは複数の追加の鉱物を含むと説明されていました。粘土鉱物は、ナトリウム、カリウム、鉄、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、シリコン、クロム、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される１つまたは複数の追加の元素を含む。

テスラの特許出願は、不純物元素のその後の除去、特にAlの除去による高いリチウム損失が、全体的なリチウム抽出効率を大幅に低下させる可能性があることを指摘しています。

最終的な考え

テクノロジー業界で利用可能なリチウムの量を増やすために、さまざまなアプローチが進行中です。

バルカンエネルギーリソースは発表のそのメインサイトにはかなりの埋蔵量があり、リチウム濃度は181リットルあたり2023ミリグラムです。現在、24-XNUMX年にリチウムの完全な商業生産にスケールアップすることを目的として、完全な実現可能性調査を実施しています。バルカンの最高経営責任者であるフランシス・ウェディンは、次のように述べています。言われ昨年XNUMX月の業界会議。

標準リチウムアプローチに焦点が当てられています最新のテクノロジーベースのアプローチを使用してリチウムをより速く抽出するだけでなく、より高純度の製品を製造し、それに関連する環境フットプリントを削減することについて。プロジェクトは、技術開発に向けて後方に取り組むスティーブ・ジョブズのアプローチを使用して、プロセスを推進します。そのプリンシパルは、独自のLiSTR DLEプロセスを開発する上でチームの基本となっています（LiSTRは「リチウム撹拌槽型反応器」の頭字語です）。

テスラの特許出願は、バッテリー対応のリチウムが2025年までになくなるかもしれないという躊躇の時期に来ます。そして電気自動車が道路を乗っ取り始めるにつれて、リチウム資源はゼロエミッションの世界への移行に不可欠です。