மின்கலன்களை உருவாக்குதல்: ஏன் லித்தியம் மற்றும் ஏன் லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு?

ஆராய்ச்சி மற்றும் கண்டுபிடிப்பு

தற்போதைக்கு, லித்தியமும் லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடுகளும் நிலைத்திருக்கும் என்றே தெரிகிறது: மாற்றுப் பொருட்களைக் கொண்டு தீவிர ஆராய்ச்சி மேற்கொள்ளப்பட்ட போதிலும், நவீன மின்கலத் தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படைக் கூறாக லித்தியத்திற்குப் பதிலாக வேறு எதுவும் வரும் எனத் தெரியவில்லை.

கடந்த சில மாதங்களாக லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு (LiOH) மற்றும் லித்தியம் கார்பனேட் (LiCO3) ஆகியவற்றின் விலைகள் சரிந்து வருகின்றன, மேலும் சமீபத்திய சந்தை மாற்றங்கள் நிச்சயமாக இந்த நிலைமையை மேம்படுத்தவில்லை. இருப்பினும், மாற்றுப் பொருட்கள் குறித்து விரிவான ஆராய்ச்சி மேற்கொள்ளப்பட்ட போதிலும், அடுத்த சில ஆண்டுகளில் நவீன மின்கலத் தொழில்நுட்பத்தின் ஒரு கட்டுமானப் பொருளாக லித்தியத்திற்குப் பதிலாக வரக்கூடிய எதுவும் கண்ணுக்கு எட்டவில்லை. பல்வேறு லித்தியம் மின்கலக் கலவைகளின் உற்பத்தியாளர்களிடமிருந்து நாம் அறிவது போல, நுணுக்கங்களில்தான் வெற்றி அடங்கியுள்ளது; மேலும் இந்த நுணுக்கங்களில்தான் மின்கலங்களின் ஆற்றல் அடர்த்தி, தரம் மற்றும் பாதுகாப்பை படிப்படியாக மேம்படுத்துவதற்கான அனுபவம் பெறப்படுகிறது.

ஏறக்குறைய வாரந்தோறும் புதிய மின்சார வாகனங்கள் (EVs) அறிமுகப்படுத்தப்படுவதால், இந்தத் துறை நம்பகமான ஆதாரங்களையும் தொழில்நுட்பத்தையும் தேடி வருகிறது. அந்த வாகன உற்பத்தியாளர்களுக்கு, ஆராய்ச்சி ஆய்வகங்களில் என்ன நடக்கிறது என்பது ஒரு பொருட்டல்ல. அவர்களுக்குத் தயாரிப்புகள் இங்கேயே, இப்போதே தேவை.

லித்தியம் கார்பனேட்டிலிருந்து லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடுக்கு மாறுதல்

மிகச் சமீப காலம் வரை, பல மின்சார வாகன (EV) பேட்டரி உற்பத்தியாளர்களின் கவனம் லித்தியம் கார்பனேட்டின் மீது இருந்தது. ஏனெனில், தற்போதுள்ள பேட்டரி வடிவமைப்புகளுக்கு இந்த மூலப்பொருளைப் பயன்படுத்தும் எதிர்மின்வாய்கள் தேவைப்பட்டன. இருப்பினும், இது மாறவிருக்கிறது. பேட்டரி எதிர்மின்வாய்களின் உற்பத்தியில் லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடும் ஒரு முக்கிய மூலப்பொருள் ஆகும், ஆனால் தற்போது இது லித்தியம் கார்பனேட்டை விட மிகவும் குறைவான அளவிலேயே கிடைக்கிறது. இது லித்தியம் கார்பனேட்டை விட ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டிற்கான பொருளாக இருந்தாலும், அதே மூலப்பொருளுக்காக தொழில்துறை மசகு எண்ணெய் துறையுடன் போட்டியிடும் முக்கிய பேட்டரி உற்பத்தியாளர்களால் இதுவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடின் விநியோகம் மேலும் பற்றாக்குறையாக மாறும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

மற்ற வேதிச் சேர்மங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு மின்கல எதிர்மின்முனைகளின் முக்கிய நன்மைகளில் சிறந்த ஆற்றல் அடர்த்தி (அதிக மின்கலத் திறன்), நீண்ட ஆயுட்காலம் மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட பாதுகாப்பு அம்சங்கள் ஆகியவை அடங்கும்.

இந்தக் காரணத்தால், வாகனப் பயன்பாடுகளில் பெரிய லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் பயன்பாடு அதிகரித்ததன் காரணமாக, 2010-களில் ரீசார்ஜ் செய்யக்கூடிய பேட்டரித் துறையின் தேவை வலுவான வளர்ச்சியைக் காட்டியுள்ளது. 2019-ல், மொத்த லித்தியம் தேவையில் 54% ரீசார்ஜ் செய்யக்கூடிய பேட்டரிகளாக இருந்தன; இது ஏறக்குறைய முழுவதுமாக லி-அயன் பேட்டரி தொழில்நுட்பங்களிலிருந்து வந்தது. ஹைப்ரிட் மற்றும் மின்சார வாகனங்களின் விற்பனையில் ஏற்பட்ட விரைவான வளர்ச்சி, லித்தியம் சேர்மங்களுக்கான தேவையின் மீது கவனத்தை ஈர்த்திருந்தாலும், மின்சார வாகனங்களுக்கான மிகப்பெரிய சந்தையான சீனாவில் 2019-ன் இரண்டாம் பாதியில் ஏற்பட்ட விற்பனை வீழ்ச்சியும், 2020-ன் முதல் பாதியில் கோவிட்-19 பெருந்தொற்று தொடர்பான பொதுமுடக்கங்களால் ஏற்பட்ட உலகளாவிய விற்பனைக் குறைவும், பேட்டரி மற்றும் தொழில்துறைப் பயன்பாடுகள் இரண்டிலிருந்தும் வரும் தேவையைப் பாதித்து, லித்தியம் தேவையின் வளர்ச்சிக்குக் குறுகிய காலத் தடையை ஏற்படுத்தியுள்ளன. இருப்பினும், நீண்ட காலக் கணிப்புகள் வரும் பத்தாண்டுகளில் லித்தியம் தேவைக்கு வலுவான வளர்ச்சியைத் தொடர்ந்து காட்டுகின்றன. ரோஸ்கில் நிறுவனம், 2027-ல் தேவை 1.0 மில்லியன் டன் LCE-ஐத் தாண்டும் என்றும், 2030 வரை ஆண்டுக்கு 18%-க்கும் அதிகமான வளர்ச்சி இருக்கும் என்றும் கணித்துள்ளது.

LiCO3 உடன் ஒப்பிடும்போது LiOH உற்பத்தியில் அதிக முதலீடு செய்யும் போக்கை இது பிரதிபலிக்கிறது; இங்குதான் லித்தியம் மூலப்பொருள் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது: ஸ்போடுமீன் பாறையானது உற்பத்தி செயல்முறையைப் பொறுத்தவரை கணிசமாக அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டது. இது LiOH-இன் சீரான உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கிறது, அதேசமயம் லித்தியம் உப்புநீரைப் பயன்படுத்தும்போது LiOH-ஐ உற்பத்தி செய்ய பொதுவாக LiCO3 ஒரு இடைநிலையாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எனவே, உப்புநீருக்குப் பதிலாக ஸ்போடுமீனை மூலப்பொருளாகப் பயன்படுத்தும்போது LiOH-இன் உற்பத்திச் செலவு கணிசமாகக் குறைவாக உள்ளது. உலகில் கிடைக்கும் லித்தியம் உப்புநீரின் பெரும் அளவைக் கருத்தில் கொண்டு, இந்த மூலப்பொருளைத் திறமையாகப் பயன்படுத்துவதற்கு இறுதியில் புதிய செயல்முறைத் தொழில்நுட்பங்கள் உருவாக்கப்பட வேண்டும் என்பது தெளிவாகிறது. பல்வேறு நிறுவனங்கள் புதிய செயல்முறைகளை ஆராய்ந்து வருவதால், இது ஒருநாள் நிகழும், ஆனால் தற்போதைக்கு, ஸ்போடுமீன் ஒரு பாதுகாப்பான தேர்வாகும்.