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Pourquoi la demande de batteries au lithium et au lithium-ion dans le secteur minier influence les problèmes sociaux et économiques

John est un professeur de mathématiques à la retraite impliqué dans de nombreuses activités. Il écrit, construit des maquettes de bateaux, des jardins, lit et cherche de l’or.

Le lithium métal très léger dans le pétrole

Lithium : la coqueluche de la technologie

Le lithium est l’un des minéraux les plus extraits et les plus utilisés dans la fabrication des batteries. Qu’il s’agisse de batteries de voiture, de batteries d’appareil photo numérique ou de batteries de téléphone, le lithium sera nécessaire et est beaucoup plus efficace pour générer de l’électricité. C’est le cas depuis de nombreuses années maintenant. De nombreuses entreprises et particuliers l’ont accepté, et c’est la principale raison pour laquelle les batteries rechargeables au lithium-ion sont si bien perçues.

Un revers à cette confiance a été les problèmes récents avec les batteries lithium-ion du nouveau Boeing 787 Dreamliner. Dans deux cas récents, des batteries au lithium ont surchauffé ou pris feu entraînant l’échouement de l’avion. L’avion utilise principalement l’électricité au lieu de la pneumatique pour le contrôle de l’avion. Pourtant, le secteur technologique a une grande confiance dans l’avenir du lithium.

Fait fascinant #1

Le lithium métal pur nécessite une manipulation spéciale car il est très corrosif.

Où trouve-t-on le lithium ?

Relativement parlant, il y a peu d’endroits où le lithium est extrait et les perspectives de futurs gisements sont réservées. Certains des principaux sites miniers de lithium sont le Chili, la Bolivie, l’Argentine et l’Afghanistan.

L’une des dernières découvertes qui attirent beaucoup l’attention se trouve dans la province de Ghazni, en Afghanistan. Sur les 1 000 milliards de dollars de minerais non encore extraits en Afghanistan, le Pentagone affirme que l’Afghanistan pourrait être la « nouvelle Arabie saoudite du lithium ». Cela vient après que des documents soviétiques laissés après leur guerre en Afghanistan aient montré des cartes et des documents de recherche indiquant d’énormes gisements.

En outre, une enquête aérienne et géologique menée par les États-Unis corrobore une grande partie des informations laissées par les Soviétiques

Fait fascinant #2

Étant le métal le plus léger, le lithium a une densité de 0,5 fois celle de H2O. Comme le lithium réagit avec l’eau (avec une grande énergie), le métal peut flotter.

Comment les batteries lithium-ion ont changé le monde

Si vous ouvrez votre téléphone, votre ordinateur portable ou votre iPad, vous verrez une batterie Li-ion. Le lithium est la source d’énergie la plus propre qui existe. Si vous possédez une voiture hybride, il y a de fortes chances que la voiture soit alimentée par des batteries au nickel-hydrure. Cependant, des plans sont sur la table pour que les principaux constructeurs automobiles utilisent des batteries de voiture au lithium dans les voitures électriques vertes.

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Le coût du lithium métal variait en janvier 2018 de 22,60 $ par kilogramme en Chine à 16 $ par kg en Europe. Le lithium n’est pas seulement léger mais aussi bon marché et est devenu ces derniers temps un choix majeur pour la plupart des fabricants du monde entier.

Si vous souhaitez acheter des batteries d’appareil photo numérique aujourd’hui, il y a de bonnes chances avec la technologie de batterie améliorée que vous achetiez une batterie au lithium. Certains des principaux composés de lithium utilisés dans la fabrication sont le lithium métal, le carbonate de lithium, l’hydroxyde de lithium, le bromure de lithium et des composés plus complexes. Ceux-ci sont utilisés pour fabriquer des verres céramiques résistants aux changements rapides de température, comme élément de vitrage qui entraîne des points de fusion plus bas, dans la production d’aluminium, dans le caoutchouc synthétique, les plastiques et les produits pharmaceutiques, dans les lubrifiants et graisses spécialisés, les batteries et la climatisation. .

La liste des composés de lithium aux caractéristiques variées et au potentiel technologique énorme est stupéfiante ; les matériaux des batteries lithium-ion proviennent de ces types de composés.

Fait fascinant #3

En fusionnant le lithium avec d’autres éléments pour former du tritium, la réaction a été la première fusion nucléaire artificielle.

Un graphique montrant les abondances des isotopes naturels du lithium

Un graphique montrant les abondances des isotopes naturels du lithium

Fait fascinant #4

La plupart des roches ignées contiennent du lithium. Il ne présente pas de nature libre.

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Les inconvénients des piles au lithium et où les piles rechargeables gagnent

Même si les batteries au lithium ont été largement acceptées dans le monde entier, il existe des facteurs limitants qui les accompagnent. Ils peuvent stocker plus d’énergie potentielle que les batteries précédentes (comme les batteries à plaque de plomb), mais ils ne peuvent toujours pas conserver une charge suffisante pour de nombreuses applications. Les batteries au lithium permettent de se recharger, mais les innovateurs veulent une charge plus rapide. Ce genre d’inconvénient est maintenant traité.

Une entreprise californienne affirme avoir développé une meilleure batterie au lithium I qui améliorera la densité d’énergie des cellules et sera construite à partir de matériaux moins coûteux. Cette nouvelle batterie pourrait bien être la solution pour réduire le coût des véhicules électriques et augmenter leur autonomie. Selon Michael Thackeray, du Laboratoire national d’Argonne, « L’objectif est toujours d’augmenter la tension, la capacité énergétique et la durée de vie de la batterie et de tout mettre dans des conteneurs de plus en plus petits – en toute sécurité. »

Un autre inconvénient de la fabrication au lithium est sa disponibilité géographique et politique. On estime que la Bolivie possède la moitié des réserves connues de lithium dans le monde. Le Salar De Uyuni, dans le sud de la Bolivie, d’une superficie de près de 5 000 milles carrés, est un endroit sec contenant de nombreux cactus et près de 10 milliards de tonnes de sel. Sous la croûte de sel plate se trouve le lithium. En creusant essentiellement des tranchées à travers la couche de sel et en y injectant de l’eau douce, une saumure commence à se développer. Lorsqu’on laisse cette saumure sécher au soleil, elle prend une teinte d’huile d’olive. C’est le lithium. Mais, il n’y a qu’un seul problème.

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L’expérience de la Bolivie avec les étrangers des pays capitalistes qui extrayaient de l’or et de l’argent dans le passé leur a laissé un mauvais goût dans la bouche. Les métaux précieux étaient pris à bas prix et l’exploitation minière endommageait l’environnement. Les dirigeants boliviens se sont engagés à ne plus autoriser les investissements de capitaux étrangers dans les mines OWN. Ils pourraient à l’avenir entretenir l’idée d’avoir des partenaires, mais la propriété et le contrôle de leurs mines de lithium leur appartiendront. Une petite opération bolivienne a maintenant commencé, avec un développement prévu pour l’avenir.

Un autre inconvénient est le fait que d’énormes quantités d’eau sont nécessaires pour traiter le lithium. Le triangle est aride et n’a pas autant d’eau que beaucoup d’autres endroits. En plus de la contamination possible, la quantité d’eau utilisée peut affecter la disponibilité de l’eau potable.

Fait fascinant #5

Le lithium métal est rendu pur par électrolyse. Le chlorure de lithium est fondu pour produire le lithium métallique.

L’avenir du lithium

Les experts prévoient un moment où les batteries au lithium remplaceront le pétrole que nous utilisons pour alimenter les voitures et bien d’autres choses. Des bancs de batteries au lithium ont été envisagés pour fournir de l’électricité domestique. Leur fiabilité augmentera avec le temps. La prévalence de l’utilisation de batteries lithium-ion s’est généralisée.

En mai 2011, A123 Systems, une entreprise du Massachusetts, a annoncé qu’elle avait construit une batterie automatique au lithium de 12 volts qui tiendrait dans le même espace que la batterie au plomb normale.
piles que nous utilisons couramment maintenant. Il sera plus durable, plus léger et plus respectueux de l’environnement. Récemment, des annonces ont été faites indiquant qu’une autre batterie lithium-ion a été développée qui peut offrir une alternative moins chère et la puissance nécessaire à la propulsion totale des voitures. Le spectre des véhicules électriques abordables avec une autonomie de plus de 100 milles a passionné les ingénieurs de GM, Toyota et Nissan. L’autonomie moyenne des voitures électriques aux États-Unis devrait être de 222 miles en 2022.

Images satellites du Salar del Hombre Muerto, en Argentine (à gauche), et d'Uyuni, en Bolivie (à droite), des salars riches en lithium.  La saumure riche en lithium est concentrée en la pompant dans des bassins d'évaporation solaire.

Images satellites du Salar del Hombre Muerto, en Argentine (à gauche), et d’Uyuni, en Bolivie (à droite), des salars riches en lithium. La saumure riche en lithium est concentrée en la pompant dans des bassins d’évaporation solaire.

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Sécurité dans le lithium minier

Dans le triangle du lithium (Chili, Argentine et Bolivie), les responsables estiment que même si l’extraction du lithium est moins dangereuse pour l’environnement que l’extraction du charbon, il est
possible de l’exploiter d’une manière qui en fait l’une des opérations minières les moins polluantes.

Respirer du lithium peut provoquer une irritation du nez et de la gorge, tandis qu’une inhalation plus longue et plus profonde peut en fait provoquer une pneumonie. Toucher au lithium peut aussi être une question « délicate ». Le lithium réagit rapidement avec l’eau pour former des composés qui peuvent brûler la peau.

Fait fascinant #6

Le premier mineur de minerai de lithium d’Australie a doublé sa capacité de production en 2012 à 110 000 tonnes par an d’équivalent carbonate de lithium, et en 2013, un producteur chinois de produits chimiques au lithium a acquis la mine.

Source : http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/mcs-2014-lithi.pdf

Le lancement d'une torpille utilisant du lithium comme carburant

Le lancement d’une torpille utilisant du lithium comme carburant

conclusion

Il y a du pour et du contre à tout. Les solutions d’alimentation électrique varient en fonction des besoins. Les fabricants qui ont besoin de stockage d’énergie doivent tenir compte d’une multitude de facteurs pour déterminer si une batterie au plomb ou au lithium-ion est la mieux adaptée à une application. Le coût, la durée de vie, la taille, le poids, la sensibilité aux températures extrêmes et la disponibilité des matériaux de construction sont les principales considérations lors du choix du type de batterie à utiliser.

Les batteries lithium-ion sont plus économiques dans de nombreux cas, en particulier dans les climats chauds, même si elles ont tendance à être plus chères. La consommation de composés de lithium et de produits chimiques, tels que le carbonate de lithium dans les batteries au lithium, a augmenté de 22 % par an entre 2000 et 2008, et il ne fait aucun doute que le lithium métal et tous ses composés variés augmenteront la demande de batteries lithium-ion à l’avenir.

Ce contenu est exact et fidèle au meilleur de la connaissance de l’auteur et ne vise pas à remplacer les conseils formels et individualisés d’un professionnel qualifié.

© 2015 John R Wilsdon

Andrew Stuart d’Angleterre le 14 février 2018 :

Wow, vraiment apprécié cet article. Je n’avais aucune idée de la polyvalence et de l’utilité du lithium. grand hub!

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