Литий металл интересные факты

Обновлено: 27.09.2024

У меня возникают вопросы, которые другие люди сочтут слишком ничтожными, чтобы тратить время на поиски ответа. Однажды я задумался: почему литий назвали литием. Любой справочник укажет, что название происходит от древнегреческого слова λίθος, означающего «камень»; от того же корня пришли к нам слова «литосфера» и «литография». Но как они связаны с камнем, мне понятно, а почему самый легкий из металлов, элемент номер 3 в периодической таблице связали с камнем, пришлось разбираться.

Короткий ответ – потому что выделен из минералов, то есть из «камней». Но мало ли элементов было выделено из минералов. У автора открытия было настолько плохо с фантазией? Можно же было прославить если не себя самого, то свою страну, свой город, в конце концов, любимого древнеримского бога. Так кто же открыл литий и когда?

Ответ: шведский химик Юхан Август Арфведсон (1792–1841) в 1817 году. Мне это имя ничего не говорит. И вряд ли я его запомню. Есть элементы, чье открытие сопровождалось драматическими событиями, которые любят пересказывать научно-популярных книгах об истории химии. Литий в их число не попадает.

Арфведсону повезло родиться в богатой семье. Но еще больше повезло попасть учеником в лабораторию Йёнса Берцелиуса (1779–1848), который дал ему задание – изучить химический состав минерала петалита. Вот о Берцелиусе я много читал. Его можно причислить к «отцам современной химии». Достаточно упомянуть, что это он ввел современные символы элементов в виде сокращенных латинских названий и запись формул, используя цифровые индексы. Но во времена Берцелиуса их писали вверху.

Но это мы сейчас знаем, что это алюмосиликат лития, а когда Берцелиус давал задание своему способному ученику, состав петалита был неизвестен. Этот розоватый минерал впервые описал в 1800 году бразильский химик Жозе Бонифасиу де Андрада и Сильва (1763–1838), которого научная судьба занесла в рудники на шведском острове Утё, недалеко от Стокгольма.

Много ли вы знаете бразильских химиков? Я тоже ни одного не знал. А этот Андрада и Сильва потом станет важным политическим деятелем и первым премьер-министром независимой Бразилии, но состав петалита он устанавливать не пытался. Эта честь выпала юному (хотя ему было уже 25 лет, не такой уж студент, скорее, ассистент) Арфведсону.

Элементы кремний и алюминий были уже известны, кислород тем более. Сплавлением с карбонатами и осаждением нерастворимых соединений Юхан Август определил содержание кремния и алюминия в образце, но они объясняли только 96% массы петалита. Оставалось еще 4%, которые Арфведсон перевел в белый растворимый сульфат неизвестного металла. По химическим свойствам он был похож на натрий и калий. Но если бы это был сульфат натрия, то сумма массовых долей получалась 105% – нехорошо. Калий еще тяжелее, и растворимость солей была другой.

Арфведсон предположил, что выделил сульфат нового элемента – более легкого аналога натрия и калия. Периодический закон тогда еще не был сформулирован, зато новые элементы открывались постоянно, поэтому заявление было вполне в духе времени. Арфведсон мог ошибиться: так через несколько лет он будет думать, что выделил металлический уран, хотя это был его оксид UO2. Но с литием он попал в точку.

Биографы Берцелиуса считают, что тот заслуживает звание сооткрывателя лития, но Берцелиус уже открыл самостоятельно элементы церий и селен (вот у кого не было проблем с мифологическими названиями) и великодушно позволил своему студенту опубликоваться одному, без соавторства с начальством. Были времена. Правда, Арфведсон опубликовался по-шведски в местном журнале, а Wikipedia цитирует статью Берцелиуса без соавторов на немецком, где он описывает открытие и предлагает название «литион», изменившееся впоследствии в «литий», и можно подумать, что это профессор забрал себе всю славу.

Так почему же камень? Я так и не понял, кто придумал название – Арфведсон или Берцелиус – рискну предположить, что Берцелиус. Еще в 1810 году он был первым, кто разделил вещества на органические, которые требуют живого организма для своего создания, и неорганические, которые не требуют. Два других щелочных металла были открыты в живой природе (калий выделен из золы растений, а вот насчет натрия я удивлен: поваренная соль или кристаллическая сода камни камнями), поэтому третий такой металл, выделенный из минерала, был окрещен литием.

Веру в то, что органические вещества требуют живой организм для своего создания, подорвет в 1828 году другой ученик Берцелиуса Фридрих Вёлер, получив органическую мочевину из неорганического цианата аммония. Но до сих пор принято, что литий, в отличие от натрия и калия, не играет биохимической роли. Можно пытаться объяснить это его редкостью, но еще более редкие в Земной коре элементы – иод и селен – для биохимии важны, а одни из самых распространенных – кремний и алюминий – неважны. Можно только гадать почему. На другой планете все может быть по-другому.

Арфведсон пытался выделить простое вещество электролизом солей лития, но его батарейка оказалась слишком маломощной. А вскоре на него свалилось наследство от богатого дяди: он оборудовал частную лабораторию, которую хвалил сам Берцелиус, но заботы об имении, фабриках, жена, трое детей отнимали все его время, и наукой он больше не занимался.

В 1940-е годы австралийский врач-психиатр Джон Кейд (1912–1980) искал пути лечения маниакального синдрома (одна из фаз биполярного расстройства). Принятое тогда лечение электричеством не очень-то помогало. В моче буйных пациентов он заметил повышенное содержание мочевины и мочевой кислоты. И решил проверить их эффект на морских свинках. Так как мочевая кислота плохо растворима в воде, Кейд перевел ее в литиевую соль – урат лития.

К своему удивлению он отметил, что морские свинки не только не стали более буйными, а, наоборот, сидели спокойно в течение нескольких часов вместо того, чтобы, как обычно, носиться по клетке. Контрольный эксперимент показал, что дело не в мочевой кислоте, а в ионе лития. Джон Кейд, хоть и был человеком 20 века, решил принять дозу карбоната лития сам, чтобы убедиться в его безопасности. А когда не умер, дал ее своим пациентам, и некоторые сразу пошли на поправку.

Как точно работает литий в мозгу, ученые до сих пор не знают, хотя есть теории. И не таким уж безопасным он оказался. Из-за смерти четырех человек от передозировки литием FDA ждал до 1970 года, чтобы разрешить его применение в США. И только при условии постоянного контроля за концентрацией лития в крови. Вылечить биполярное расстройство так и не могут. Мозг – загадочный орган. Хорошей модели среди животных нет, а тестировать экспериментальные лекарства сразу на людях теперь строго запрещено.

А литий стал еще более известен с появлением литий-ионных аккумуляторов, использующихся во всех ноутбуках и смартфонах. За их разработку в 2019 году присудили Нобелевскую премию по химии Джону Гуденафу, Стэнли Уиттенгему и Акире Ëсино. Гуденаф примечателен не только фамилией (good enough переводится как «достаточно хорошо»: мол, современные аккумуляторы неидеальны, но good enough для получения Нобеля, что же выдадут за реально хорошие батарейки, на которых телефоны смогут неделю без подзарядки работать). Он является самым старым Нобелевским лауреатом (на момент присуждения премии) в истории: он родился в 1922 году, ему было 97 лет, и пишут, что он до сих пор продолжает работать, очередной патент в 2020 году получил. Если бы Джон Кейд столько прожил, тоже мог получить своего Нобеля по медицине. Я уверен, что на следующем фото Гуденаф ссылается именно на фото Кейда, только держит в руках батарейку, а не таблетку:

Литий: зачем нужен, как добывается и хватит ли его нам?

Так выглядит литийсодержащая руда
Литий — один из критически важных элементов для всей нашей цивилизации. Конечно, когда мы говорим о литии, на ум сразу приходят Li-ion батареи. И действительно, львиная доля добываемого лития уходит на нужды производителей аккумуляторов. Тем не менее, он используется и в других сферах.

Например, в металлургии, как черной, так и цветной, — металл применяется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Также с его помощью производят стекла, которые частично пропускают ультрафиолет, он применяется в керамике. И это если не говорить о ядерной энергетике и атомной технике — его используют для получения трития. Короче, литий в буквальном смысле нарасхват. Под катом — поговорим об аккумуляторах, Tesla, способах добычи лития и его дефиците.

Но главное, конечно, батареи

Да, сейчас большая часть добываемого в мире лития уходит на производство литиевых аккумуляторов. По расчетам, на производство одной батареи для Tesla Model S требуется 63 кг этого металла с 99,5% чистоты.

Теперь давайте подумаем, что будет, если все, абсолютно все автомобили внезапно станут электрическими, с литиевыми батареями. По данным на 2016 год автомобилей в мире было 1,3 млрд. Сейчас, наверное, еще больше, но окей, воспользуемся этими данными четырехлетней давности.

Пусть не все новоявленные электрокары имеют настолько же вместительную батарею, как Tesla, уменьшим вес лития, необходимого для производства, на треть. Получается, что на одну такую батарею необходимо 44,1 кг чистейшего лития. Для наших 1,3 млрд автомобилей нужно 57,33 млрд кг лития. Неплохо, это 57,33 млн тонн лития, и только для нужд автомобильной промышленности.

К 2023 году массовое производство электромобилей стартует на предприятиях Mercedes, BMW, Toyota, Ford, Audi, Porsche, Volvo, Huyndai, Honda. По подсчетам экспертов, эти компании будут производить около 15 млн электрокаров ежегодно, на что потребуется около 100 000 тонн лития в год.

Но ведь не электромобилями едиными. У нас же в ходу миллиарды экземпляров разной техники с аккумуляторами — смартфонов, ноутбуков, планшетов и т.п. Они маленькие, да, но и для них понадобится много лития. Правда, гораздо меньше, чем для батарей электромобилей — на производство батарей для мобильных устройств уходит несколько процентов общемирового производства лития. В 2017 году Apple использовала всего 0,58% общемировых объемов добычи этого металла.

Но есть и другие батареи. Та же Tesla разрабатывает и реализует огромные аккумуляторные системы, которые служат для нивелирования скачков потребления энергии в пиковые часы. В крупном аккумуляторе содержится не менее тонны лития. Пока что производство таких систем не слишком масштабное, но через время все может измениться.

В целом, общемировое потребление лития к 2025 году составит не менее 200 000 тонн этого металла.

А как его добывают и хранят?

Литий — очень активный химически металл, поэтому его добыча ведется несколько отличными от добычи большинства прочих, обычных металлов способами. Есть два способа выделить Li.

Первый — из пегматитовых минералов, которые состоят из кварца, полевого шпата, слюды и других кристаллов. Ранее это был основной источник лития в мире. В Австралии, например, его добывают из сподумена, руды лития, минерала, который относится к пироксенам.

Второй — из глин солончаков. Такие есть в Южной Америке и той же Неваде, о которой говорилось выше. Насыщенные литием рассолы можно «обогащать» при помощи испарителя на солнечной энергии. Затем, после достижения нужной концентрации гидроксида лития, его осаждают, добавляя карбонат натрия и гидроксид кальция. Этот процесс не очень дорогой, но занимает продолжительное время — от 18 до 24 месяцев. Именно такой способ планирует использовать Маск.

У второго способа есть проблемы: при получении лития таким способом литий получает примеси — железо или магний (от магния сложнее всего избавиться). Тем не менее, на солончаковых землях много лития, и это делает второй способ очень привлекательным — от примесей все же можно избавиться.

К слову, солончаки как раз не входят в списки разведанных месторождений, поскольку добыча лития выпариванием солевых растворов — новый метод, который ранее не применялся. Так что вполне может быть, что запасов лития на Земле гораздо больше, чем считается.

Очень много лития в солончаковой пустыне Салар-де-Уюни на юго-западе Боливии. Под твердой коркой находится жидкий рассол с концентрацией лития в 0,3%.

Есть и другие способы, но все они чисто лабораторные. Например, пару лет назад на Хабре публиковалась новость о том, что литий можно добывать из рассолов при помощи металл-органических каркасных мембран.

Они копируют механизм фильтрации — ионную селективность — мембран биологических клеток в живых организмах. Кроме лития, этот способ дает и пресную воду, тоже ценный продукт. Но, к сожалению, ни стоимость, ни возможность масштабирования этого способа не освещены учеными. Да и спустя два года о коммерциализации метода так ничего и не слышно.

Еще литий можно добывать… из литиевых батарей. То есть перерабатывать батареи, получая снова металлический литий и другие необходимые для создания аккумуляторов материалы. Но пока что переработка батарей ведется в малых объемах. Это достаточно сложный и дорогой процесс, так что в ближайшее время вряд ли мы услышим о строительстве крупных заводов по переработке батарей. Да, ученые работают над этим, но все это пока что лишь исследования.

Сколько всего лития на Земле?

Да не так уж и много. Вернее, того, что разведали, относительно немного. В 2019 году глобальные подтвержденные запасы этого металла оценивались в 17 млн тонн. В России — около 900 000 тонн. Если взять потенциально «плодородные» месторождения, то получится около 62 млн тонн. Возможно, геологи разведают новые месторождения, но в любом случае лития на Земле мало.

Два года назад добыто было около 36 000 тонн. При этом 40% металла идет на аккумуляторы, 26% —на производство керамических изделий и стекла, 13% — выпуск смазочных материалов, 7% —металлургию, 4% — системы кондиционирования, 3% — медицина и полимеры.

Основные поставки лития ведутся из Австралии (18,3 тыс. тонн в год), затем Чили (14,1 тыс. тонн в год) и Аргентина (5,5 тыс. тонн в год). В ближайшее время поставщики лития планируют увеличить объемы его добычи и поставки на мировой рынок.

Кстати, компания Tesla, один из крупнейших потребителей лития, получила право на самостоятельную добычу металла в штате Невада, США. Илон Маск заявил, что его компания получила доступ примерно к 10 тыс. акров богатых литием залежей глины в Неваде.

Литий для всех, и пусть никто не уйдет обиженным?

Речь о недалеком будущем, когда понадобится производить гораздо больше литиевых батарей, чем сейчас. Насколько ученые могут судить, на ближайшие несколько лет этого металла хватит всем.

С течением времени компании найдут способ снизить количество лития в батареях — уже сейчас ведутся исследования на эту тему. Скорее всего, добыча лития из рассолов тоже станет наращивать обороты, так что общие объемы металла возрастут, и весьма значительно.

Но что будет через 10-20-30 лет? Сложно сказать. Возможно, «выстрелит» новая технология производства аккумуляторов, предложенная учеными или корпорациями. А может быть, специалисты смогут изменить конструкцию текущих аккумуляторов, значительно сократив количество лития, необходимое для производства одной батареи.

В целом, пока что пути решения проблемы дефицита лития есть, и их немало. Давайте вспомним об этом вопросе лет через 5 и обсудим изменения здесь же, на Хабре. Хотелось бы надеяться, к тому времени не начнутся «литиевые войны», ведь этот металл уже называют «новой нефтью».

Литий

Химический элемент Литий получил известность благодаря открытию Иоганна Августа Арфведсона в 1817 г в составе алюмосиликата, петалита. Затем «огнепостоянную щёлочь» нашли в других минералах естественного происхождения. Это белый, с серебристым блеском металл, который можно разрезать ножом. В таблице Менделеева занимает третье место и обозначается Li (от латинского Lithium).

Краткое описание химического элемента Литий

Порядковый (атомный) номер элемента в периодической системе химических элементов Менделеева равен трём. В обычных условиях металлический Li обладает самой низкой плотностью из всего числа известных металлов. Кроме того, он возглавляет семейство щелочных металлов по температуре плавления и кипения.

Исторические факты

Первый металлический образец был получен сэром Гемфри Дэви в процессе разложения электрическим током расплава гидроксида лития. Вместе с первым результатом электролиза лития, Леопольд Гмелин, экспериментируя с литий содержащими солями, отметил окрашивание пламени в тёмно-карминовый цвет.

Химические свойства лития

Литий проявляет «капризные» свойства при смешивании с натрием, совсем не реагирует с расплавами калия, рубидия и цезия. В условиях комнатной температуры литий не взаимодействует с сухим воздухом или водородом. В отличие от остальных щелочных металлов, его невозможно хранить в керосине. Для данной цели используют масло Шервуда, парафин, газовый бензин или минеральное масло в герметичных жестяных ёмкостях.

При температуре выше 100, но ниже 300 градусов цельсия, на поверхности лития образуется защитная оксидная плёнка, препятствующей дальнейшему взаимодействию хим. Элемента с окружающей средой, даже во влажном воздухе. Металлическая форма элемента обжигает при попадании на влажную поверхность кожи или слизистой.

Применение лития

Сам элемент и его соединения широко применяются для производства стекла, в качестве покрытия фарфора. Чёрная и цветная металлургия используют литий для придания сплавам прочности и пластичности, в изготовлении смазок. Текстильная промышленность применяет этот элемент в качестве отбеливателя тканей, пищевая – в роли консерванта, фармацевтика успешно использует в косметических препаратах.

Жидкий литий нашёл своё применение в ядерных реакторах, радиоактивный тритий получают при помощи изотопа лития-6. Широкое применение щелочной металл нашёл в химической промышленности, как катализатор многих процессов, компонент сплавов, из которых изготавливают холодные катоды, а также аноды источников тока.

Фторид лития в виде монокристаллов применяют для создания высокоточных лазеров с КПД 80%. Различные соединения с литием участвуют в дефектоскопии, пиротехнике, радиоэлектронике, оптоэлектронике.

Литий-ионные аккумуляторы

Интересные факты о литии

Соли лития – психотропное вещество, положительное влияние которых на психическое состояние человека было подтверждено лишь в середине XX века. Карбонат лития с успехом применяется для лечения людей с биполярным расстройством, маниакальной депрессией, склонных к суициду.

Этим объясняется низкий уровень преступности в тех районах, где в значительной степени литий содержится в питьевой воде. Механизм воздействия элемента до сих пор изучен слабо, но существуют предположения, что положительный эффект достигается регулятивной функцией активности части ферментов, участвующих в переносе ионов натрия и калия в мозг. Баланс Na и К напрямую отвечает за состояние психики. Так доказано, что у людей, склонных к депрессии, в клетках избыточное содержание натрия, а литий выравнивает ионную картину.

Свойство лития уменьшать депрессию и риск суицида нашло свое отражение в творчестве групп Nirvana и Evanescence. В их дискографии имеются психоделические песни под названием Lithium.

На роли лития в активизации спящих клеток костного мозга основана надежда современной медицины в деле борьбы с раком крови. Экспериментально доказано, что литий благоприятно воздействует на области поражения генитальным герпесом. Положительно отмечено применения Li в комплексе лечения гипертонии и диабета. Безусловна эффективность в рамках предупреждения склероза и заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Присутствуя в смазочных материалах, литий позволяет осваивать Антарктиду, в условиях критически низких температур. Без этого элемента техника попросту откажет. Его рассматривают как компонент твёрдого ракетного топлива, ведь результат сгорания 1 кг твёрдого Li более десяти тысяч килокалорий, что почти в пять раз больше, чем результат сгорания 1 кг керосина.

Крупнейшие страны по добыче и производству лития в мире

Из статьи вы узнаете о ценности лития и всех способах его применения. Мы разберем, где и как он добывается, каковы мировые запасы редкого металла, кто его производит, отправляет на экспорт, как обстоят дела на мировом рынке Lithium.

Без Lithium трудно представить современное производство электроники и электрокаров — это важнейший элемент литий-ионных аккумуляторов наших смартфонов и ноутбуков, а также батарей хранения энергии электрических машин. Спрос на литий ежегодно увеличивается, как и цены на редкий металл.

Литий — это (краткая справка о веществе)

Литий (Lithium, Li) — мягкий и легкий щелочной металл с бело-серебристым оттенком. Человечество знает о его существовании с 1817 года, когда вещество было открыто шведским минералогом Юханом Августом Арфведсоном. Металлический Li впервые был добыт в 1818 британским химиком сэром Гемфри Дэви. Название химического элемента происходит от древнегреческого λίθος — «камень» (из-за того, что первоначально был обнаружен в минералах петалит, лепидолит, сподумен). Интересно, что первоначально именовался «литионом» — известное нам название было предложено несколько позже химиком Йенсом Берцелиусом.

мягкий и пластичный металл, чья твердость находится между твердостью натрия и свинца;
материал, который можно обрабатывать посредством прокатки и прессования;
отличается малыми размерами атомов, что придает ряд особых свойств: к примеру, не смешивается с жидким цезием, рубидием или калием;
наивысшая температура плавления (180,5 °C) и кипения (1340 °C) среди всего спектра щелочных металлов;
самая низкая плотность в условиях комнатной температуры — 0,533 г/куб.см, что в два раза ниже плотности воды (это позволяет литию всплывать не только в Н2О, но в керосиновой массе).

наименее активный щелочной металл, который не дает реакции при комнатных температурах даже на сухой кислород;
относительно устойчив на открытом воздухе, отчего может недолгий период храниться в подобных условиях;
единственный из щелочных металлов, который не держат в керосине по причине его всплытия;
средой для хранения выступают герметично закупоренные жестяные тары, минеральное масло, парафин, газолин или петролейный эфир;
металлический Lithium оставляет ожоги на слизистых оболочках, роговице глаза и влажной коже.

С 1818 Li определяют по качественному признаку: литий и литийные соли способны окрасить пламя в красный оттенок (метод Леопольда Гмелина).

Крупнейшие месторождения лития — где они находятся?

Ученые установили, что содержание Lithium в верхней материковой коре доходит до 21 г/т, а в морских и океанских водах — до 0,17 мг/л. Традиционно месторождения щелочного металла разделяют на две категории:

гранитные редкоземельные интрузии с литиеносными пегмалитами, специфическими онгонитами (магматический топаз + вода, фтор и редкие металлы, среди которых Li) или комплексными гидротермальными богатствами, включающими также висмут, вольфрам, олово и иные металлы;
рассолы древних солончаков и естественных водных линз сильно засоленных озер.

Теоретически литий в аномально больших количествах находится в звездах-сверхгигантах или красных гигантах, системах Ландау-Торна-Житков с нейтронными звездами.

Среди важнейших месторождений Lithium:

«Литиевый треугольник» в Латинской Америке, охватывающий сразу три государства — Аргентину, Боливию и Чили. Именно здесь сосредоточено 70 % глобальных запасов металла, притом ⅔ из них обнаружены на территории Боливии.
Солончак Уюни в Боливии — крупнейшее в мире высохшее соленое озеро.
Бессточное сверхсоленое озеро Чабьер-Цака в Китае, давшее название минералу Zabuyelite — карбонату лития.
Река Амур на российско-китайской границе.
Тахуа, Боливия.

Месторождения щелочного металла обнаружены в государствах:

Чили;
Боливия;
Аргентина;
США;
Конго;
Китай;
Бразилия;
Австралия;
Сербия;
Афганистан.

В случае с Россией более ½ местных литиевых запасов сосредоточены в северной Мурманской области. Относительно крупные месторождения разведаны на юге, в Дагестане — это Южно-Сухокумское (где объемы добычи и производства теоретически могут доходить до 5000-6000 тонн/год), Берикейское и Тарумовское. Также Lithium обнаружен на территории Якутии и Восточной Сибири. При этом страна активно не добывает вещество: затратной добыче предпочитает более дешевый импорт. В РФ действуют экспериментальные установки, а промышленная добыча материала была прекращена после распада Советского Союза.

Добыча лития: где и сколько?

По данным Геологической службы США, темпы добычи редкого металла увеличивается с каждым годом. Так в 2015 было добыто около 32,5 тысячи тонн, а в 2019 — уже 315 тысяч тонн лития. Прогнозируется, что к 2027 это число увеличится восьмикратно. Четверка лидеров добычи остается неизменной — Аргентина, Австралия, Китай и Чили.

The Economist оценил уровень добычи редкого металла в 2021 году:

Общий объем: 100 000 тонн (больше, чем в 2020, на 21 %).
Австралия — 55 000 тонн.
Чили — 26 000 тонн.
Китай — 14 000 тонн.
Аргентина — 6 200 тонн.

Интересно, что лидер по запасам металла, Боливия, добыла всего лишь 600 тонн ценного лития.

Из чего получают литий: основное сырье и способы обработки

Главное сырье для добычи Lithium:

Что касается металлического лития, для его получения в современном мире обращаются к электролизу расплавов солей и дальнейшему восстановлению из оксида. Полученный металл очищается вакуумной дистилляцией — последовательным выпариванием при заданных температурах.

Глобальные ресурсы лития: топ-18 стран с крупнейшими запасами

Оценка и статистика по Lithium осложняется тем, что каждый из источников предоставляет свои данные, которые разнятся между собой (в тоннах):

Аргентина: от 2 до 6 млн.
Австралия: от 220 тысяч до 1,6 млн.
Австрия: от 100 до 113 тысяч.
Боливия: от 5,4 до 5,5 млн.
Бразилия: от 85 до 910 тысяч.
Финляндия: от 13 до 14 тысяч.
Испания: 72 тысячи.
Ирландия: 13 тысяч.
Канада: от 255 тысяч до 1,073 млн.
Конго: 1,14 млн.
Чили: от 3 до 7,52 млн.
Китай: от 1,1 до 6,173 млн.
Португалия: 10 тысяч.
Россия: 2,48 млн.
Сербия: 957 тысяч.
США: от 410 тысяч до 6,62 млн.
Заир: 2,3 млн.
Зимбабве: от 27 до 57 тысяч.

Таким образом, в сумме мир может богат объемами лития от 11 400 000 до 39 300 000 тонн.

В 2021 году USGS (работа Геологической службы Соединенных Штатов) выпустила собственный отчет по мировым запасам лития:

Боливия — 21 млн тонн.
Аргентина — 19,3 млн тонн.
Чили — 9,6 млн тонн.
Австралия — 6,4 млн тонн.
Китай — 5,1 млн тонн.
ДР Конго — 3 млн тонн;
Канала — 2,9 млн тонн.
Германия — 2,7 млн тонн.
Россия — 1 млн тонн.

Всего же в мире, по данным США, 86 млн тонн доказанных запасов лития.

Мировое производство лития: 5 крупнейших предприятий

Глобальный рынок редкоземельного металла, в основном, формируют азиатские, американские и австралийские поставщики. Среди самых значимых производств работают:

Albemarle (США-Чили). Добывает бром и литий в Салар-де-Атакама (Чили) и долине Клейтон (Соединенные Штаты). Этой же компании принадлежит 49 % доли литиевого месторождения Greenbushes.
Pilbara Minerals (Австралия). Разрабатывает литиевый и танталовый актив в западной части континента, является одним из значительных глобальных поставщиков сподумена.
Sichuan Tianqi Lithium (Китай). Крупнейший мировой производитель минерала сподумена, который владеет литий-активами в КНР, Чили и в Австралии.
Jiangxi Ganfeng Lithium (Китай). Один из мега-поставщиков металлического лития, горнодобывающая компания, разрабатывающая месторождения не только в КНР, но и в Аргентине, Ирландии и Австралии.
Sociedad Quimica y Minera de Chile, SQM (Чили). Этому крупному производителю принадлежит 19 % глобального рынка лития. Поставляет, кроме Li, йод, калий и подкормки для с/х культур. Основная зона разработки — Салар-де-Атакама (Латинская Америка).

На сколько лет планете хватит лития?

Проследим за графиком потребления редкого металла, составленным Global Data (в тысячах тонн):

2010: 30.
2011: 40.
2012: 40.
2013: 40.
2014: 40.
2015: 35.
2016: 40.
2017: 50.
2018: 60.
2019: 70.
2020: 110.
2021: 140.
2022: 160.

Эксперты прогнозируют: ожидается, что к 2025 человечество будет потреблять до 200 тысяч тонн лития ежегодно.

Насколько хватит при таких темпах потребления и без того редкого металла? На вопрос трудно ответить даже аналитикам, ведь ученые пока лишь подсчитали литиевые запасы в месторождениях пегматитовых минералов. Сколько ценного элемента скрывают солончаки, до сих пор доподлинно неизвестно. Так, в 2019 на слуху была информация, что планета располагает только 17 млн тонн лития, затем эта цифра увеличилась до 62 млн тонн. Chemetall утверждает, что на планете 28 млн тонн лития и 150 млн тонн карбоната лития (впрочем, данные не раз критиковались как заниженные).

От дефицита Lithium может спасти вторичная переработка литий-ионных аккумуляторов. Уже есть технологии, позволяющие вернуть полноценный металлический литий, однако процесс пока что сложный и дорогой, отчего ведется в малочисленных объемах. Однако на сегодняшний день подсчитано: если человечество будет потреблять 150-200 тысяч тонн лития в год, то запасов материала хватит на 75-100 лет.

Глобальный рынок лития: покупатели и динамика цен

Стоимость редкоземельного металла увеличивается год от года:

2007: 6,3 доллара/килограмм.
2018: 16,5 долларов/килограмм.
2019: 67,5 долларов/килограмм.
2022: 77 долларов/килограмм.

Что касается карбоната лития, он в 2022 году стоит 70 000 долларов за тонну, поскольку в прошлом году максимальная цена составила 13 000 долларов. Причиной увеличения стоимости является огромный спрос со стороны производителей литий-ионных батарей.

Представим важные данные от экспертных агентств:

В январе 2022 карбонат лития на фоне сокращения поставок и роста глобального спроса стал стоить до 48 300 долларов за тонну.
S&P Global свидетельствует: «цены на поставку карбоната лития выросли на 413 % с начала 2021 года по середину декабря до 32 600 долларов США за тонну на условиях CIF (стоимость, страхование, фрахт) в Северной Азии, а цены на гидроксид лития выросли на 254 % за тот же период до 31 900 долларов США за тонну».
Объем глобального рынка металла оценивается в $2,7 млрд.
Суммарные темпы роста литиевого рынка в 2021-2028 годах: от 14,8 % до 26 %.
Весь 2022 год цены на Li будут держаться стабильно высокими.

Среди главных приобретателей лития на глобальных рынках — автомобильная промышленность. Для аккумуляторной батареи одного электрокара Tesla Model S требуется 63 кг лития. В среднем же на аккумулятор электромобиля уходит 44,1 кг чистого лития. К 2023 главными мировыми покупателями (до 100 000 тонн Li в год) станут:

Toyota; ;
Audi;
Porsche;
Volvo;
Hyundai;
Tesla;
Honda.

Помимо производителей электро-авто, металл в больших объемах интересен двум секторам:

Изготовителям смартфонов, ноутбуков, планшетов — для аккумуляторов. Например, Apple покупает 0,58 % от мировых поставок металла.
Поставщикам огромных аккумуляторных систем для нивелирования скачков потребления электроэнергии в часы пик. Для каждого такого супер-аппарата требуется не менее 1 тонны чистейшего лития. Основным производителем является та же «Тесла».

Конкуренция на мировом литиевом рынке происходит по четырем признакам: качество материала, стабильность поставок, богатство ассортимента и наличие полезных закупщикам дополнительных услуг.

Экспорт лития в мире

Основной экспорт редкого металла идет из «Литиевого треугольника» в Южной Америки: вещество обрабатывается на обогатительных заводах SQM (Чили), откуда поступает в чилийский порт Антофагаста для дальнейших зарубежных отправлений. Важнейшими экспортерами выступают (в тысячах тонн в год):

Австралия — 18,3.
Чили — 14,1.
Аргентина — 5,5.

К слову, не все крупнейшие корпорации покупают литий: так, Tesla уже получила от американских властей «зеленый свет» на добычу Li в местности, расположенной в Неваде. Илон Маск сообщил, что его компания может обрабатывать и использовать 10 000 акров глины, обогащенной металлом.

«Вторая нефть»: все способы применения лития

Lithium недаром называется «новой нефтью» — полный спектр его технологических применений необычайно широк:

Химические источники тока: аноды аккумуляторов и гальванических (литиевых) элементов, снабженных твердыми электролитами. Среди самых популярных — литий-ионные, литий-йодные, литий-хлорные, щелочные аккумуляторные батареи.
Полезные сплавы: с медью, золотом и серебром — высокоэффективный припой, со скандием, алюминием, магнием и кадмием — инновационный сверхлегкий материал в космонавтике и авиации, с алюминием — сверхпрочная керамика для металлургии, военной техники, термоядерного сектора, с алюминием и карбидом кремния — огромной прочности стекла, со свинцом — пластичные и коррозионно-устойчивые сплавы.
Электроника: оптический компонент (лития-цезия триборат) в радиотехнике, нелинейные оптико-материалы в оптоэлектронике, акустооптике и нелинейной оптике, наполнение металлогалогенных газоразрядных осветительных конструкций, наполнение электролита щелочных аккумуляторных батарей для увеличения их долговечности.
Общая металлургия: раскисление, увеличение прочности и пластичности сплавов, восстановление редких металлов.
Производство алюминия: важнейший вспомогатель при выплавке цветного металла, а также элемент, позволяющий выделить новые алюминиевые сплавы с повышенной удельной прочностью, стойкостью к ржавлению, растрескиванию, образованию рыхлин.
Лазерная продукция: высокоэффективные лазеры центров свободной окраски, оптика с широкой спектр-полосой пропускания.
Атомный сектор: лития гафниат — элемент покрытия, используемого для захоронений атомных отходов высокой активности с содержанием плутония.
Ядерная энергетика: литий-7 используется в атомных реакторах в роли эффективного теплоносителя.
Термоядерная энергетика: литий-6 при воздействии тепловых нейтронов преображается в радиоактивный тритий 3H.
Термоэлектрический материал: полупроводники для термоэлектропреобразования.
Регенерация кислорода: очистка воздуха пероксидом и гидроксидом лития на пилотируемых космических кораблях и подводных лодках.
Смазочные материалы: «литиевое мыло» (лития стеарат) — загуститель, применяемый в производстве высокотемпературных паст-смазок для различных агрегатов и машин.
Силикатное производство: литиевые соединения применяются в выпуске специального стекла, для упрочнения фарфора.
Окислитель: лития перхлорат в качестве акцептора электронов.
Дефектоскопия: лития сульфат для обнаружения дефектов материалов.
Осушение воздуха и иных газов: бромид и хлорид лития обладают образцовыми гигроскопичными свойствами.
Медицина: лития карбонат и ряд других солей лития — стабилизаторы настроения в психотерапии.
Пиротехника: лития нитрат для окраски фейерверка в красный цвет.
Другое применение: отбеливание швейной ткани, производство косметики, консервация пищевых продуктов, наполнение поплавков батискафов, топливо (металлический Lithium) для силовых паротурбинных установок.
Биологическое, естественное использование: 100-200 мкг лития в сутки необходимо взрослому человеку для нормализации жирового и углеводного обмена, профилактики аллергических реакций, укрепления нервной системы, снижения чрезмерной возбудимости.

Аналитики также выяснили, в каких долях и в каком виде используется литий мировыми производствами: стекло и керамика — 29 %, источники тока — 27 %, смазочные материалы — 12 %, разливка стали — 5 %, регенерация кислорода — 4 %, полимеры — 3 %, производство алюминия — 2 %, фармпродукция — 2 %, иные цели — 16 %. Согласно другому источнику: 40 % — литий-ионные аккумуляторы, 26 % — керамические изделия, 13 % — смазочные материалы, 7 % — металлургия, 4 % — охлаждающие установки, 3 % — полимеры и медицина.

Читайте также: