لیتیوم چیست؟ آشنایی با ویژگی ها و کاربرد

لیتیوم چیست؟ آشنایی با ویژگی ها و کاربرد

فلز لیتیوم Lithium چیست؟

یک عنصر شیمیایی با نماد Li و عدد اتمی 3 در جدول مندلیف  است. این عنصر در شرایط استاندارد دما و فشار سبک‌ترین فلز و کم چگالی‌ترین عنصر جامد است. فلز کاملا قلیایی نرم و سفید نقره ای است که  در شرایط استاندارد، کمترین چگالی فلز و کم چگالی ترین عنصر جامد است.  مانند تمام فلزات قلیایی، لیتیوم بسیار واکنش پذیر و قابل اشتعال است به همین دلیل بیشتر آن را درون ظروف دربسته دارای روغن صنعتی یا نفت نگاه می‌دارند. به دلیل حلالیت بسیار زیاد عنصر لیتیوم  به صورت یون، در آب اقیانوس ها وجود دارد .فلز لیتیوم خالص به صورت الکترولیتی از مخلوطی از کلرید لیتیوم و کلرید پتاسیم جدا و خالص می شود.

کاربرد های فلز لیتیوم

--لیتیوم کاربردهای مهمی در فیزیک هسته ای دارد.

-- لیتیوم و ترکیبات آن کاربردهای صنعتی متعددی دارند، از جمله شیشه و سرامیک مقاوم در برابر حرارت

--روان کننده های لیتیوم گریس

--لیتیوم در سیستم های بیولوژیکی و نمک های لیتیوم به عنوان تثبیت کننده خلق و خو و ضد افسردگی در درمان بیماری های روانی مانند اختلال دوقطبی مفید هستند.

--مصارف این فلز  نقره ای رنگ در صنایع  شیشه و سرامیک سازی برای بدست آوردن مقاومت بیشتر در برابر حرارت بسیار با ارزش ارزیابی شده است.

--روان کننده های لیتیوم گریساز دیگر کاربرد های این فلز در جهان مدرن و صنایع هوشمند می باشد.

-- برای ذخیره انرژی در مقیاس های بزرک یا مقیاس های خیلی کوچک و غیر قابل دسترسی پزشکی، شبکه و کاربردهای نظامی و هوافضا بهترین گزینه هست.

--سیلیکون Silicon: باتری لیتیوم-سیلیکون نامی معروف در فناوری جدید در باتری های لیتیوم یونی می باشد. در ساختار شیمیایی این باطری ها از آند مبتنی بر سیلیکون و کاتد هایی از جنس یون های لیتیوم به عنوان حامل های شارژ استفاده می کند.

--پرکاربرد لیتیوم در باتری های قابل شارژ تلفن همراه، لپ تاپ، دوربین های دیجیتال و وسایل نقلیه الکتریکی است

--کاربرد فلز لیتیوم در باطری غیرقابل شارژ برای ضربان ساز قلب استفاده می شود.

--داروی لیتیوم برای چه مواردی استفاده شد؟ درباره لیتیوم این دارو برای درمان اختلالات خلقی مانند: شیدایی (احساس هیجان شدید، بیش فعالی یا حواس پرتی) هیپو شیدایی (شبیه شیدایی، اما با شدت کمتر) دوره های منظم افسردگی، که در آن درمان با سایر داروها مؤثر نبوده است، استفاده می شود.

-- در وسایل الکترونیکی از باتری‌های لیتیوم پلیمری (با ژل پلیمری به عنوان الکترولیت)، همراه با نوعی از اکسید لیتیوم با عنوان اکسید لیتیوم کبالت (LiCoO) استفاده می‌کنند.

Lithium carbonate

کربنات لیتیوم چیست؟ کاربردهای متفاوت کربنات لیتیوم

نمک کربناته لیتیوم پیش نیاز ترکیبات مورد استفاده در باتری های لیتیوم یونی است. وقتی نمک کربناته آن به انواع لعابها اضافه گردد خواص قلیایی این ترکیب  برای تغییر حالت رنگ های اکسید فلزی در لعاب ها مفید می باشد.

کربنات لیتیوم در فزاینده ها برای چسب های کاشی مفید هستند . کربنات لیتیوم یک عنصر رایج در لعاب سرامیکی کم آتش و لعاب زیاد است. در مواد اولیه سیمان برای سرعت عمل و حصول نتیجه بهتر از کربنات لیتیوم استفاده می شود.

هنگامی که کربنات لیتیوم  به تری فلوراید آلومینیوم اضافه می شود، محصول نهایی این ترکیب  LiF را تشکیل می دهد . کربنات لیتیوم ممکن است به هیدروکسید لیتیوم تبدیل شود.

lithium-ion battery کاربردهای مختلف باتری لیتیوم یون چیست؟

باتری‌های لیتیوم یونی (LIBs)، اکنون در زندگی روزمره در همه جا حضور دارند و درصنایع مختلف از جمله ذخیره انرژی های خورسیدی ، پنل خورشیدی و ماشین‌های الکتریکی، ابزار آلات برقی، دستگاه‌های پزشکیو ضربان ساز های غیر قابل دسترس ، ساعت‌های دیجیتالی وهوشمند، هواپیماهای بدون سرنشین، ماهواره‌ها و ذخیره‌سازی های انرژی در کوچکترین یا بزرگترین مقیاس های کاربردی ساخته می شوند .باطری های قابل شارژ تولید باتری های قابل شارژ برای وسایل الکترونیکی، وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره سازی شبکه بزرگترین کاربرد جهانی لیتیوم است که 71 درصد از کل تقاضا را تشکیل می دهد

باتری لیتیوم را می توان نوعی باتری قابل شارژ دانست که  برای ذخیره انرژی استفاده می شود. در این باتری ها آند در اصل (الکترود منفی) یک سلول از ماده معدنی یون لیتیوم هست که ساختاری از معمولی هست که  معمولاً از  گرافیت ساخته می شود. برای کاتد در ساختار باتری  (الکترود مثبت) معمولاً از یک اکسید فلزی  در  زمینه استفاده می شود.. الکترولیت  یا ماده زمینه ای از یک نمک لیتیوم در یک حلال آلی انتخاب و کاربرد بیشتری دارد.

انواع لیتیوم:

در کاربرد های متفاوت فلز لیتیوم در صنایع متفاوت با ترکیب متفاوتی استفاده می شود.

از انواع آن می توان فسفات آهن لیتیوم با فرمول شیمیایی (LiFePO 4)، اکسید لیتیوم منگنز با فرمول شیمیایی (LiMn 2O 4 اسپینل یا لی با فرمول شیمیایی 2MnO  مواد لایه‌ای غنی از لیتیوم، LMR-NMC و لیتیوم نیکل اکسید کبالت منگنز با فرمول شیمیایی (LiNiMnCoO) 2  از مواد فرآوری شده پر کاربرد در مصارف صنعتی از فلز لیتیوم هستند.اکسید کبالت لیتیوم LiCoO۲ از موارد پرکاربرد باتری های لیتیومی هستند.

3 نوع لیتیوم پر کابرد در باتری ها چیست؟

از بین انواع مختلف باتری‌های لیتیوم یونی، سه نوع شیمیایی سلولی به‌طور گسترده در وسایل نقلیه الکتریکی داخل و خارج از بزرگراه استفاده می‌شوند: لیتیوم فرو فسفات یا فسفات آهن لیتیوم (LFP)، اکسید کبالت نیکل نیکل منگنز لیتیوم (NMC) و اکسید آلومینیوم لیتیوم نیکل کبالت (NCA)

کلرید لیتیوم  از چه چیزی ساخته شده است؟

لیتیوم کربنات، با فرمول شیمیاییLi2CO3  قابل دسترسی تجاری صنعتی است که از ترکیب سنگ معدنی یا آب نمک تولید می شود. افزودن اسید هیدروکلریک (HCl)  به پودر فرآوری شده با عیار بالا تولید کلرید لیتیوم را می کند که ترکیبی است که برای تولید فلز خالص لیتیوم استفاده می شود.

نتیجه گیری :

*علمی و پژوهشی: یکی از زمینه های مورد تحقیقات که بسیار کاربرد صنعتی فراوان دارد. اشتعال یا قابلیت آتش زا بودن ترکیبات مختلف لیتیوم هست که در بررسی ها در زمینه الکترولیت های نمکی غیر قابل اشتعال برای افزایش ایمنی مورد است.

*استراتژی‌: در عملکرد های متفاوت از باتری‌های لیتیوم یون آبی، الکترولیت‌های جامد سرامیکی، الکترولیت ‌های پلیمری، مایعات یونی، سیستم‌های طراحی شده  به شدت فلوئوردار بوده و می تواند خطرات آنی را رقم بزند.

*کاربردها و کاربردهای مختلف باتری های لیتیوم یونی چیست؟

پزشکی (ضربان سازها)، دوربین های دیجیتال، ساعت، انواع پاور پک های قابل حمل،تحرک شخصی، ذخیره سازی انرژی خورشیدی و پنا های خورشیدی، دیجیتال شخصی، گوشی های هوشمند و لپ تاپ منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) یا پشتیبان گیری برق اضطراری.

امروزه، باتری‌های لیتیومی برای الکتریکی سازی وسایل نقلیه هیبریدی تکامل یافتند و امروزه تعداد فزاینده ای از تولیدکنندگان ماشین های صنعتی، معدنی،حتی راهسازی و وسایل نقلیه الکتریکی از این فناوری استفاده می کنند. همچنین در بخش های جدید تر  مانند لجستیک، حمل و نقل مواد، ساخت و ساز، سکوهای هوایی، کشاورزی، وسایل نقلیه فرودگاهی و کشتیرانی، تنها به برخی از آنها اشاره می کنند.

نویسنده: مریم پورحسینی ( "سنگچین" نیاز روز صنعت معدن و تجهیزات)