Le 8 juillet, Tesla a soumis un demande de brevet pour les procédés d'extraction du lithium d'un minéral argileux et de ses éléments composites. Le lithium a été à l'avant-garde de nombreux changements technologiques depuis les années 1990 grâce à la commercialisation des batteries lithium-ion - c'est la raison de la révolution des véhicules électriques (VE) et des appareils technologiques personnels.
Le lithium est essentiel à la transition énergétique propre pour les batteries qui fournissent de l'énergie et stockent l'énergie. C'est la passerelle qui permet de libérer de l'énergie renouvelable de manière constante et fiable. La demande de lithium a grimpé en flèche ces dernières années, les constructeurs automobiles se tournant beaucoup plus vers les véhicules électriques, notamment depuis que de nombreux pays, dont le Royaume-Uni, la Suède, les Pays-Bas, la France, la Norvège et le Canada, ont annoncé une élimination progressive des voitures à moteur à combustion.
Selon le La Banque Mondiale, 5 fois plus de lithium que ce qui est extrait actuellement sera nécessaire pour atteindre les objectifs climatiques mondiaux d'ici 2050.
La nouvelle demande de brevet Tesla comprend la fourniture d'un minéral argileux comprenant du lithium, le mélange d'une source de cations avec le minéral argileux, la réalisation d'un broyage à haute énergie du minéral argileux et la réalisation d'une lixiviation liquide pour obtenir une solution de lixiviation riche en lithium.
Le besoin omniprésent de lithium
Un VE peut en avoir 5,000 XNUMX batterie piles et pourrait avoir besoin de 10 kg de lithium. Une tonne de lithium peut aider à répondre à la demande de 90 voitures électriques. Environ 60,000 30 tonnes d'équivalent carbonate de lithium sont nécessaires pour produire un million de voitures électriques. Le PDG de Tesla, Elon Musk, a noté que 2027 millions de voitures électriques devaient être produites d'ici 1.8, ce qui nécessiterait XNUMX million de tonnes d'équivalent carbonate de lithium.
Considérez la batterie d'une Tesla Model S. Des milliers de cellules cylindriques - un peu comme des poupées imbriquées - avec des composants provenant du monde entier transformer le lithium et les électrons suffisamment d'énergie pour propulser la voiture sur des centaines de kilomètres, encore et encore, sans émissions d'échappement.
En règle générale, un pack principal contient plusieurs modules, chacun étant constitué de nombreuses cellules plus petites. À l'intérieur de chaque cellule, des atomes de lithium se déplacent à travers un électrolyte entre une anode en graphite et une feuille cathodique composée d'un oxyde métallique.
L'obtention du lithium par des moyens conventionnels prend ses propres péage environnemental, en raison des émissions de carbone et de la dégradation de l'eau et des terres. La demande de lithium à plus faible empreinte environnementale semble gagner du terrain.
Les détails de la demande de brevet Tesla
Le brevet, intitulé « Extraction sélective de lithium à partir de minéraux argileux », soutient que l'extraction de lithium à partir de minerai à l'aide de chlorure de sodium est un moyen plus écologique d'obtenir le métal par rapport aux techniques actuellement utilisées telles que la lixiviation à l'acide. Selon Tesla, cela permet également des récupérations plus élevées.
Les minéraux argileux sont constitués de couches de charpente microscopiques composées de Li, Na, K, Al, Si, Mg, Ca, Fe, O et/ou OH, et d'espaces intercouches à travers lesquels des cations comme Li, Na, K et Mg peuvent être conduit dans l'eau ou d'autres électrolytes. La position de l'atome de lithium dans cette structure minérale fait toute la différence pour savoir comment il peut être extrait - si le lithium se trouve dans la couche de charpente ou flottant dans la couche intermédiaire.
Le lithium, en petites quantités, est répandu dans les minéraux argileux. Il est souvent présent dans les argiles sous forme d'impuretés, d'inclusions, dans des cavités réticulaires, absorbées en surface, ou par substitution isomorphe, cette dernière étant la plus courante.
L'introduction de la demande de brevet Tesla offre une introduction au lithium, expliquant qu'il s'agit d'un métal stratégique pour l'industrie des batteries lithium-ion (LIB) et des véhicules électriques (VE). L'importance d'extraire économiquement le lithium de diverses sources de lithium a été identifiée comme nécessaire pour réduire le coût des batteries et des voitures électriques.
Le document indique que, bien que les principales sources de lithium couramment utilisées pour l'exploitation minière soient les saumures de lithium - en raison du faible coût associé à l'extraction de Li à partir de ces sources - la demande toujours croissante de LIB rend nécessaire l'exploration d'autres sources de lithium. La nouvelle demande de brevet de Tesla examine une autre méthode d'extraction du Li : extraire le Li des minéraux argileux.
Voici en quoi consisterait le procédé Tesla proposé pour extraire le lithium d'un minéral argileux :
- fournir un minéral argileux comprenant du lithium ;
- effectuer un broyeur à haute énergie du minéral argileux;
- mélanger une source de cations avec le minéral argileux en même temps que, avant ou après avoir effectué le broyeur à haute énergie pour former un mélange, dans lequel la source de cations comprend un cation et un anion ; et,
- la mise en contact de la matière argileuse broyée et du mélange de source de cations avec un solvant pour extraire le lithium de la matière argileuse broyée et former une solution de lixiviation riche en lithium.
Dans ce procédé, le lithium est obtenu par lixiviation acide, où des minéraux argileux sont mélangés avec une solution aqueuse d'acides minéraux courants, tels que H2SO4 ou HCl, puis chauffés sous pression atmosphérique pour lessiver le lithium contenu dans les minéraux argileux. Tesla affirme que cette méthode de lixiviation acide non seulement lixivie le lithium, mais qu'elle lixivie également de fortes concentrations d'impuretés, notamment Na, K, Fe, Al, Ca et Mg.
Le lithium est généralement extrait de minéraux trouvés dans des roches ignées composées de grosses roches (spodumène) ou dans de l'eau à forte concentration de carbonate de lithium. Dans la demande de brevet Tesla, la matière argileuse était décrite comme comprenant un ou plusieurs minéraux supplémentaires choisis dans le groupe constitué du spodumène, de la lépidolite, de la zinnwaldite, de la smectite, de l'hectorite, de la muscovite et de combinaisons. Le minéral argileux comprend un ou plusieurs éléments supplémentaires choisis dans le groupe constitué du sodium, du potassium, du fer, de l'aluminium, du calcium, du magnésium, du silicium, du chrome et de combinaisons.
La demande de brevet de Tesla note qu'une perte élevée de lithium due à l'élimination ultérieure des éléments d'impureté, en particulier l'élimination d'Al, peut réduire considérablement l'efficacité globale d'extraction du lithium.
Réflexions finales
De nombreuses approches différentes sont en cours pour augmenter la quantité de lithium disponible pour l'industrie technologique.
Vulcan Energy Resources a annoncé que son site principal dispose de réserves importantes, avec des concentrations de lithium de 181 milligrammes par litre. Elle réalise actuellement une étude de faisabilité complète, dans le but de passer à une production commerciale complète de lithium en 2023-24. « Nous disposons d'une ressource suffisamment importante pour satisfaire une quantité très importante de la demande sur les marchés européens ici pendant de nombreuses années à venir », Francis Wedin, directeur général de Vulcan. dit une conférence de l'industrie en octobre dernier.
Lithium standard l'approche a été centrée sur l'utilisation d'une approche technologique moderne pour extraire le lithium non seulement plus rapidement, mais aussi pour produire un produit de plus grande pureté et réduire l'empreinte environnementale qui y est associée. En utilisant l'approche de Steve Jobs consistant à travailler à rebours vers le développement technologique, le projet pilote le processus. Ce principe a été fondamental pour leur équipe dans le développement de son procédé propriétaire LiSTR DLE (LiSTR est l'acronyme de « réacteur à réservoir agité au lithium »).
La demande de brevet de Tesla intervient à un moment où l'on hésite à épuiser le lithium prêt pour la batterie d'ici 2025. Et alors que les voitures électriques commencent à envahir les routes, les ressources en lithium sont cruciales pour la transition vers un monde zéro émission.
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