Ученый назвал новый метод очистки литиевого сырья от магния специальной «губкой»

Американские учёные разработали новый материал на основе полиоксониобатной структуры, демонстрирующий высокую селективность к двухзарядным ионам магния при минимальном взаимодействии с однозарядными ионами лития. Этот материал, представляющий собой «губку» на основе ниобий-оксидного комплекса [Nb6O19]8⁻, способен абсорбировать до 99,9% магния за несколько минут, при этом теряя менее 1% лития. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Механизмы селективности и регенерации

Селективность полиоксониобатного сорбента обусловлена его геометрическими и электронными характеристиками, создающими энергетический барьер, препятствующий сорбции лития, но способствующими избирательному удержанию магния. Геометрия пор и электронная структура поверхности материала обеспечивают высокую реактивность на двухзарядные ионы магния, что делает его значительно более эффективным по сравнению с традиционными методами извлечения лития.

Регенерационные свойства материала также заслуживают особого внимания. Благодаря высокой устойчивости структуры ниобий-оксидных «кубиков», материал способен выдерживать многократные циклы регенерации без существенной потери функциональных характеристик. Это открывает перспективы для его промышленного применения в условиях непрерывного производства.

Значимость для аккумуляторной промышленности

Открытие имеет стратегическое значение для аккумуляторной промышленности, где литиевые батареи играют ключевую роль в развитии электротранспорта и систем хранения энергии. Традиционные методы извлечения лития из рассолов, включающие использование испарительных бассейнов, требуют значительных материальных и временных затрат, а также сопряжены с экологическими рисками. Современные технологии прямого извлечения лития (DLE) представляют собой более эффективное решение, но сталкиваются с проблемами масштабирования и высокой себестоимости.

Новый полиоксониобатный сорбент предлагает альтернативу, обеспечивая быстрое и эффективное удаление магния с минимальными потерями лития. Это позволяет существенно снизить затраты на предварительную очистку рассолов, повысить рентабельность производства электродных материалов и уменьшить экологическую нагрузку.

Перспективы применения в добыче лития и переработке электронных отходов

Рост спроса на литий обусловлен развитием электротранспорта и систем энергонакопиения, что делает актуальным повышение эффективности добычи лития из природных рассолов и переработки электронных отходов. Электронные отходы представляют собой важный источник лития, но их переработка осложнена присутствием магния и других примесей.

Высокоселективный ниобиевый сорбент обладает потенциалом для решения этих задач. Его способность избирательно удалять магний и сохранять литий позволяет значительно повысить эффективность процессов предварительной очистки и экстракции, что, в свою очередь, способствует снижению себестоимости переработки и увеличению доли извлекаемого лития.

Заключение

Разработанный полиоксониобатный материал представляет собой прорыв в области технологий добычи и переработки лития. Его уникальные свойства, включая высокую селективность, быструю сорбцию, многократную регенерацию и устойчивость к деградации, открывают новые возможности для промышленного применения. В условиях растущего спроса на литий и необходимости снижения экологических и экономических рисков, данный материал может стать ключевым элементом инновационных решений в аккумуляторной промышленности и переработке электронных отходов, пишет источник.