С нарастващото производство на електромобили, едно от основните тесни места във веригата за доставки остава рафинирането на литий. Превръщането на суровия литий в съединения, подходящи за батерии, е скъп, енергоемък и замърсяващ процес. Канадският стартъп Mangrove Lithium, базиран във Ванкувър, разработва алтернатива, която може да промени икономиката и географията на глобалния пазар.

Компанията е създала електрохимичен процес, който преобразува литиевите суровини директно в батериен клас литиев хидроксид – ключов материал за литиево-йонните батерии.

Проблемът с традиционното рафиниране

Обичайният процес включва изпичане на минерала сподумен при високи температури, последвано от обработка с киселина за получаване на литиев сулфат. След това съединението се преобразува в литиев хидроксид.

Този термохимичен процес:

• използва големи количества химически реагенти;

• генерира отпадъчни потоци (напр. натриев сулфат);

• изисква значителна енергия;

• увеличава въглеродния отпечатък.

Допълнително усложнение е фактът, че между 60 и 70% от световния литий се рафинира в Китай. Геополитическото напрежение и ограниченията за износ през последните години създадоха нестабилност във веригите за доставки.

Как работи новият процес

Технологията на Mangrove използва електричество, вода и кислород, вместо тежка химическа обработка.

В електрохимична клетка разтворът (brine) преминава през електролизер, разделен на три отделения чрез йонообменни мембрани. Литиевият сулфат постъпва в централното отделение, където електрическо поле разделя йоните:

• Литиевите йони се насочват към катода.

• Там кислородът и водата образуват хидроксидни йони.

• Те се свързват с лития и образуват литиев хидроксид.

От другата страна сулфатните йони се насочват към анода, където водата се разлага и се образува сярна киселина. Тази киселина може да бъде върната обратно в процеса, което минимизира отпадъците.

Според компанията процесът практически не генерира значими отпадъчни продукти, а входните ресурси са само разтвор, вода, кислород и електричество.

Ключовата иновация: кислороден катод

Основното технологично предимство е разработеният от компанията кислородно-базиран катод, който позволява газ и течност да реагират ефективно, без системата да се „наводнява“ и да се образува нежелан водород.

Специалната многослойна конструкция на електрода:

• осигурява оптимален достъп на вода и кислород до активните катализаторни зони;

• постига над 99,5% ефективност на кислородната редукционна реакция;

• намалява необходимото напрежение и съответно електроенергията.

Това е съществено предимство, тъй като кислородната редукция изисква по-ниско напрежение в сравнение с директното разграждане на водата.

Предизвикателства при мащабиране

Едно от основните технически препятствия при подобни електрохимични процеси е устойчивостта на йонообменните мембрани при индустриален мащаб. Според експерти това остава критичен фактор за успешното комерсиализиране.

Демонстрационният завод на Mangrove в Британска Колумбия трябва да започне производство през втората половина на 2026 г., с капацитет от около 1000 тона литиев хидроксид годишно.

По-широк потенциал отвъд лития

Търсенето на батерийни материали расте не само заради електромобилите, но и заради мащабните системи за съхранение на енергия. Освен литий, автомобилната и енергийната индустрия се конкурират за никел, кобалт, графит и манган.

Електрохимичната архитектура на Mangrove не е ограничена само до литий. Теоретично тя може да бъде адаптирана и към други соли на алкални метали, както и към рафиниране на никел и кобалт – процеси, които в момента изискват сложни многостъпкови химически методи с голямо количество отпадъци.

Възможно въздействие върху геополитиката на батериите

Ако технологията бъде успешно мащабирана, тя може:

• да намали зависимостта от концентрирано рафиниране в една държава;

• да понижи въглеродния отпечатък на батериите;

• да направи локалното рафиниране икономически по-жизнеспособно;

• да премести част от стойността във веригата по-близо до производството на електромобили.

Това би могло да промени не само веригите за доставки на батерии, но и геополитическата динамика на енергийния преход.