Учёные создали «губку» для очистки сырья для литиевых аккумуляторов

Американские исследователи разработали наноматериал, способный избирательно поглощать ионы магния из растворов, содержащих литий. Новая технология может значительно удешевить и упростить процесс очистки сырья для производства литиевых аккумуляторов.

Группа химиков под руководством Джеффри Урбана из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли создала материал на основе полиоксометаллата ниобия — неорганической структуры, состоящей из микроскопических «кубиков» оксида ниобия. Эта «губка» обладает уникальной способностью активно связываться с ионами магния, имеющими двойной положительный заряд, при этом практически не взаимодействуя с ионами лития, которые по своим размерам и свойствам очень похожи на магний, но играют ключевую роль в производстве аккумуляторов.

В ходе испытаний материал продемонстрировал высокую эффективность: всего за одну минуту он способен поглотить до 99,9% ионов магния, присутствующих в растворе. Учёные проверили работу «губки» на сотнях различных комбинаций растворов, где соотношение ионов магния и лития варьировалось в сотни раз. Наблюдения показали, что частицы полиоксометаллата ниобия в тысячи раз активнее соединяются с ионами магния даже в самых неблагоприятных условиях, что делает технологию применимой для разных источников сырья.

Использование этой разработки позволяет извлекать из рассолов солёных озёр или перерабатываемой электроники не только сверхчистый литий, но и ценнейший магний, доля извлечения которого достигает 99,91%. При этом потери лития составляют менее 1%. Важно, что материал является многоразовым: «кубики» оксида ниобия можно многократно очищать от накопленного магния и использовать повторно без потери эффективности, что делает технологию экономически выгодной для промышленного применения. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Фото: Shutterstock.com