Без литий-ионных батарей не работают телефоны, ноутбуки, медоборудование и электромобили. Батареи из лития легкие, компактные, долго служат и быстро перезаряжаются. В статье расскажем, что происходило с добычей лития в России и откуда его брать в условиях санкций.
Откуда берется литий: чилийские озера, китайские запасы и переработка старых аккумуляторов
Для создания батареи нужны редкие металлы — литий, кобальт и другие. Одно из самых богатых месторождений лития находится в Южной Америке. Там применяют способ добычи из подземных рассолов. Богатую литием воду выкачивают из-под земли и оставляют в очистительных искусственных резервуарах размером с 20 футбольных полей.
Для рассольного способа добычи лития не нужны большие технологические мощности и затраты, потому что концентрат залегает на глубине не более двух метров. Минусы: вред окружающей среде, долгий срок выпаривания и большой расход воды.
В Южной Америке компании конфликтуют с коренным населением за природные ресурсы, потому что добыча требует огромной площади изъятых земель и объемов потребления воды. Это привело к тому, что в некоторых районах национальные правительства приостановили развитие таких проектов.
Сейчас поставки лития из Чили и Аргентины прекратились из-за риска для экспортеров попасть под вторичные санкции. Из Боливии возить металлы невыгодно, а Китай не продает свои запасы за рубеж.
На территории бывшего СССР литий добывали в карьерах и шахтах, но со временем дешевое импортное сырье вытеснило необходимость в собственном производстве. Из-за санкций Россия столкнулась с дефицитом лития. В связи с этим стали искать решение, как возобновить собственную добычу, грамотно утилизировать и перерабатывать аккумуляторы.
Как получают литий с помощью переработки
Еще один вариант получения необходимых для аккумуляторов редких металлов — переработка, которая позволяет использовать материалы повторно.
Обычно переработка литий-ионных батарей состоит из нескольких этапов. Сначала их полностью разряжают, потом измельчают, выщелачивают и сжигают. В результате получают ценные элементы — соединения кобальта, лития, марганца, никеля и других. После переработки помимо ценных элементов остаются побочные продукты.
При переработке батареи можно сразу перемолоть и расплавить весь аккумулятор, чтобы потом разобрать шлак по элементам физико-химическими методами. Другой вариант — разобрать батарею на части: катод, анод, сепаратор, электролит, корпус, а потом провести все процедуры по извлечению ценных металлов.
Ученые научно-исследовательского центра «Курчатовский институт» совместно с коллегами из Московского политехнического университета и РХТУ им. Д. И. Менделеева разработали более экономичную и экологически безопасную методику переработки. Для этого в процесс включили дополнительный помол и гранулирование побочных продуктов.
Дополнительная стадия помола нужна для того, чтобы произошла механоактивация частиц, а их удельная поверхность и пористость увеличились. Это делает последующие реакции более интенсивными. В результате при переработке можно получить больший объем соединений кобальта, никеля, лития и других элементов.
Гранулирование побочных продуктов позволяет снизить ущерб для экологии. Элементы в форме гранул проще и безопаснее утилизировать. Утилизация литий-ионных батарей — процесс токсичный, потому что активный состав анода батареи содержит литий, железо, марганец и кобальт. Чем больше разных веществ содержит батарея и чем больше у них химических свойств и возможных реакций, тем больше факторов должны учитывать те, кто занимается утилизацией.
Где в России можно добывать литий
В 2023 году цена лития сначала выросла настолько, что его стало выгодно добывать даже дорогостоящим шахтным способом. В этому году она опять снизилась. Возможность снять импортозависимость от материалов из других стран перевесила высокую стоимость добычи литиевой руды в России.
Специалисты «Полярного лития» обсуждают вопросы будущей разработки с местными жителями и оленеводческими предприятиями еще до получения лицензии. Экологичное производство — в общих интересах и коренного населения, и компании, поэтому важно договориться обо всем заранее и получить осознанное согласие. Это отличает проект от зарубежных конкурентов.
«Норникель» в партнерстве с Росатомом запустили масштабный проект по разработке Колмозерского месторождения литиевых руд в Мурманской области. Здесь будут добывать, обогащать и перерабатывать литий, который нужен для производства батарей. По данным геологоразведки, запасов хватит на ближайшие 40 лет.
На Колмозерском месторождении уже соорудили 184 скважины: разведочные, гидрогеологические и геомеханические. Их суммарная протяженность — более 40 км.
Предварительные данные 50% отобранных проб геологоразведки выглядят обнадеживающими. Рудные тела, оконтуренные в 1950-х годах, подтверждены и выявлены новые, неизвестные ранее. «Норникель» и Росатом работают над формированием сырьевой базы для создания в России литиевой отрасли полного цикла — от рудника до электромобиля.
Возможность самостоятельно добывать сырье для производства литий-ионных аккумуляторов позволит развивать свои технологии, не оглядываясь на другие страны.