Se desvela la tecnología de extracción de litio de Tesla
Sin embargo, el precio del carbonato de litio y el hidróxido de litio para baterías sigue siendo elevado. Este artículo presentará la extracción de litio de Tesla y le llevará a desvelar los secretos de la industria de extracción de litio de Tesla.
¿De dónde extrae Tesla el litio?
La tecnología patentada por Tesla consiste en refinar el litio a partir de minerales arcillosos. Entre los minerales arcillosos más comunes se encuentran la caolinita, la montmorillonita y la illita.
Tesla utiliza principalmente montmorillonita como materia prima para extraer litio. Porque el mineral de litio montmorillonita es relativamente abundante.
Al mismo tiempo, la extracción de montmorillonita es cómoda, la proporción entre la cantidad de roca despojada y el mineral extraído es baja y no requiere voladuras. Por lo tanto, en comparación con la espodumena, tiene una ventaja de costes en la minería frontal.
La estructura atómica de la montmorillonita se compone de una capa marco y una capa intermedia. La capa marco contiene litio, potasio, aluminio, calcio, etc., y la capa intermedia contiene litio, sodio, potasio y magnesio.
Si el litio se extrae de la capa estructural, el consumo de energía es relativamente alto, porque el litio de la capa estructural está unido por enlaces químicos.
Si se extrae de la capa intermedia, el consumo de energía es relativamente bajo, porque el litio en la capa intermedia se basa en las fuerzas intermoleculares fijas, la gravedad más débil.
Los refinadores tradicionales de litio han propuesto el uso de la lixiviación ácida para liberar el litio de la capa de armazón.
Tesla, por su parte, optó por extraer el litio de la capa intermedia, utilizando el intercambio catiónico para separar el litio de la capa intermedia.
¿Qué utiliza Tesla para extraer el litio?
En cuanto a qué utilizar para extraer el litio, desde el punto de vista de la patente, Tesla utiliza iones de sodio/iones de magnesio como fuentes de cationes.
En el caso del cloruro sódico, que se mezcla con agua y arcilla, el litio de la capa intermedia es más atractivo para el agua que el sodio del cloruro sódico.
Esto significa que, en las condiciones adecuadas, parte del sodio del cloruro de sodio puede intercambiar su lugar con el litio, liberando el litio en la solución.
Al mismo tiempo, como sólo se "selecciona" el litio, no se destruye la estructura cristalina del mineral de arcilla que limita las impurezas, lo que reduce los costes de producción. Además, la arcilla es más fácil de devolver a su entorno natural si se utiliza agua y sal en lugar de ácido.
Sin embargo, hay dos problemas para extraerlo de la capa intermedia: uno es el bajo contenido de litio de la capa intermedia mencionado anteriormente; el otro es que el proceso de intercambio catiónico será relativamente lento y requiere un catalizador, como el ácido.
Para la segunda pregunta, Tesla dio la respuesta en la patente: molino de bolas.
Las máquinas de molienda de alta energía utilizadas por Tesla se conocen como molinos de bolas. Utilizar un molino de bolas para procesar mineral arcilloso es un método mecanoquímico.
A diferencia del proceso del ácido sulfúrico, que utiliza energía química para romper la estructura cristalina de la arcilla, los molinos de alta energía utilizan energía mecánica para mantener la estructura cristalina de la arcilla relativamente intacta.
Las partículas de arcilla se hacen más pequeñas y se deforman, pero siguen siendo arcillosas por naturaleza. Los cambios estructurales impulsados por la molienda de bolas de alta energía permiten que las soluciones de salmuera actúen sobre el litio en los cristales de arcilla y extraigan selectivamente el litio mediante el intercambio de cationes.
Este es el quid del proceso de extracción de arcilla Tesla Lithium, en el que la acción mecánica de alta energía reduce el tamaño de las partículas de arcilla, deforma la estructura cristalina de la arcilla e impulsa cambios químicos.
¿Por qué es tan importante el litio para Tesla?
Entonces, ¿por qué Tesla se ha esforzado tanto por entrar por su cuenta en el refinado del litio?
Después de todo, el refinado de litio ya está bastante maduro, y Tesla incluso ha extendido su mano a la minería de litio más ascendente, como la adquisición de Sigma Lithium, una empresa minera de litio que cotiza en bolsa en Canadá.
La razón directa es que los precios del carbonato de litio para baterías y del hidróxido de litio fluctúan mucho. A través de las fluctuaciones en el precio del carbonato de litio en la superficie, hay tres lógicas profundas detrás de la entrada de Tesla en la industria de refinación de litio.
Una de ellas es que Tesla quiere garantizar al máximo la calidad y seguridad de las baterías. Ya sea Batería 18650 o la batería 4680, los requisitos de Tesla para la batería han ido avanzando con los tiempos.
La segunda es ahorrar costes y aumentar los beneficios. Musk ha venido diciendo que si Tesla quiere alcanzar su objetivo de ventas anuales de 20 millones de vehículos, la correspondiente demanda de baterías será enorme. Por tanto, para Tesla es más rentable construir su propia refinería de litio.
La tercera es garantizar el suministro de litio disponible, de modo que Tesla tenga más control sobre la cadena de suministro y pueda aceptar con flexibilidad materias primas, incluidos residuos industriales y baterías, formando un círculo virtuoso.
Esto aumentará la capacidad de integración vertical de Tesla, reducirá la dependencia externa y controlará firmemente la cadena de producción y los costes en sus propias manos.
Tesla remodelará la estructura de la industria de materiales para baterías
Con la rápida popularización de los vehículos eléctricos, las baterías de litio se consideran "el petróleo de la nueva era", y el litio se ha convertido en un material clave en esta revolución energética.
En la actualidad, aunque la tecnología de refinado del mineral de litio está relativamente madura, aún queda mucho por mejorar en términos de protección medioambiental y eficiencia.
A juzgar por las patentes publicadas, Tesla sustituye la extracción tradicional con ácido fuerte por la tecnología mecanoquímica, que puede extraer el litio de forma más eficaz y a bajo coste.
Al igual que Tesla utiliza la fundición a presión de una sola pieza para mejorar la eficiencia de fabricación del vehículo, debido a la enorme demanda de capacidad de producción, Tesla también necesita personalizar un molino de bolas diferente del que se utiliza en las industrias tradicionales.
Si la ruta de la tecnología de refinado de litio de Tesla funciona sin problemas, aportará hidróxido de litio o carbonato de litio para baterías más eficientes y de menor coste.
Ello reconfigurará inevitablemente la estructura industrial del refinado del litio, y se producirán diferentes fabricantes de baterías de litio también se verán afectados por ella. En cuanto al alcance de su impacto, debería aparecer gradualmente tras la finalización de la refinería de litio de Tesla en 2025.
