Реагенты >Лития карбонат

Лития карбонат

Лития карбонат фото

Лития карбонат (литий углекислый) - соль щёлочного металла лития.

Физико-химические свойства.

Формула - Li2CO3. Внешний вид - безцветные моноклинные кристаллы. Температура плавления 732 °C. Плотность 2,11 г/см3. Не растворим в ацетоне, жидком аммиаке, этаноле.

Растворимость лития карбоната в воде

Применение.

Карбонат лития применяют в медицине, для десульфации стали в металлургии, в пиротехнике, производстве стекол и пластмасс, электроизоляционного фарфора, ситаллов.

Применение лития карбоната в медицине.

Применение лития карбоната в медицине

Первое клиническое применение лития карбоната произошло в 1940 году. Тогда лития карбонат применяли для синтеза лития хлорида. Лития хлорид использовался для пациентов с гипертонией и сердечно-сосудистыми заболеваниями вместо хлорида натрия для уменьшения потребления ионов натрия.

Лития хлорид (LiCl) получают растворением карбоната лития в соляной кислоте. Уравнение реакции карбоната лития с соляной кислотой имеет вид:

Li2CO3+2HCl = 2LiCl + H2O + CO2

Для получения безводного кристаллического хлорида лития его упаривают в керамической посуде.

Применение лития хлорида в медицине продолжалось до 1949 года, когда из-за токсичных побочных эффектов отказались от его применения для этих целей.

В 1949 году лития карбонат вновь привлек к себе внимание врачей. Это произошло когда австралийский врач Джон Кейд занимался изучением влияния мочевой кислоты на состояние организма при биполярном растройстве. Его исследования на животных были затруднены малой растворимостью мочевой кислоты и в своих исследованиях он применил литиевую соль мочевой кислоту, которую он получил синтезом мочевой кислоты и карбонатом лития. Джон Кейд обнаружил, что животные становятся необычно тихими и спокойными. С тех пор было положено начало углубленному научно-исследовательскому изучению влияния лития карбоната и различных соединений лития на организм животных и человека.

Лития карбонат понижает возбудимость центральной нервной системы, оказывает седативное и антиманиакальное действие. Показания к применению: профилактика фазнопротекающих психозов и маниакальное состояние различного генеза. Дозы лития карбоната определяют индивидуально и контролируют по содержанию лития в сыворотке крови методом пламенной фотометрии. Концентрация лития в плазме крови должна быть в пределах 0,6-1,6 мэкв/л. В меньших концентрациях эффект не наступает, а в больших концентрациях возможны токсические отравления. Картина острого токсического отравления проявляется общей заторможенностью, угнетением реакции на внешние раздражители, судоргами в первые часы после отравления и параличами в последующий период. Смерть наступает в течение суток. Смертельная доза для мышей составляет (мг/кг): внутрибрюшно - 360; под кожу - 413; в желудок - 531.

Применение лития карбоната в производстве пенобетона.

Применение лития карбоната в производстве пенобетона

Добавка лития карбоната в цемент при производстве пенобетона сокращает время схватывания пенобетона и позволяет снизить себестоимость пенобетона.

Сравнительная таблица образцов материалов для пенобетонов

Номер образца 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Портландцемент, % 100 98 96 94 93 92 91 90 92 92 92 92
Глиноземистый цемент,% 0 2 4 6 7 8 9 10 8 8 8 8
Добавка лития карбоната в цементную смесь,% 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4
Начальное время схватывания, мин 113 93 44 28 20 22 23 15 12 13 14
Конечное время схватывания, мин 212 192 184 164 75 50 53 55 31 21 22 24

Прочность бетонов

Номер образца Прочность, МПа

на изгиб

на сжатие
1 д 3 д 7 д 28 д 1 д 3 д 7 д 28 д
1 3,0 6,1 7,4 8,6 11,7 26,5 31,4 44,2
3 2,8 5,7 7,4 8,6 10,3 24,7 34,7 45,6
6 2,6 5,1 7,2 8,7 9,4 23,5 35,4 47,1
8 2,3 4,9 6,6 8,2 8,8 21,8 30,8 41,6
9 2,0 4,3 5,8 7,5 7,7 19,1 28,5 36,1
10 2,1 4,4 5,9 7,6 8,2 20,3 28,8 36,7
11 2,3 4,3 5,5 7,4 9,1 19,2 27,2 34,5
12 2,2 4,2 5,5 7,0 8,2 18,5 26,9 33,7

Распределение размера пор в пенобетоне

Номер образца Количество пор, %
более 200 нм 100-200 нм 20-100 нм менее 20 нм
3 д 28 д 3 д 28 д 3 д 28 д 3 д 28 д
1 1,3 0,9 1,7 1,7 34,8 37,5 62,2 59,9
6 1,3 0,6 1,8 1,7 35,6 37,2 61,3 60,5
10 1,3 0,9 1,9 3,6 38,6 55,3 58,2 40,2

Наиболее экономически эффективным является пенобетон с добавкой лития карбоната в размере 2% (образец №10).

Применение лития карбоната в производстве электрических аккумуляторов.

Применение лития карбоната в производстве электрических аккумуляторов

Производство литевых аккумуляторов в последние годы во всем мире интенсивно увеличивается. Переносчиком электронов в таких аккумуляторах являются ионы лития. В чистом виде лития карбонат в литиевых аккумуляторах не применяется. Однако, ни один из литевых материалов для аккумуляторов в природе в чистом виде не встречается. Их синтезируют различными химическими реакциями. Эти реакции могут быть одностадийные или многостадийные. И без лития карбоната, как правило, не обходятся. За редкими исключениями в реакциях применяют лития гидроксид. Но сырьем для получения лития гидроксида является лития карбоната. По этой причине лития гидроксид всегда дороже лития карбоната.

Литиевые аккумуляторы имеют разнообразные конструкции. Лития карбонат применяют в производстве материалов катодов, электролита и в некоторых случаях в производстве материалов анода.

Литиевые катоды.

Катодные материалы литиевых аккумуляторов

Наименование катодного материала Оксид лития кобальта (LCO) Никель-кобальт-литий-марганец (NCM) Литий марганец оксид (LMO) Литий фосфат железа (LFP) Никель-кобальт-литий-алюминий (NCA)
Формула катодного материала LiCоO2 LiNixCoyMn1-x-yO2 LiMn2O4 LiFePO4 Не разглашается
Напряжение, В 3,7 3,6 3,8 3,3 3,7
Удельная мощность, Вт/кг 150 160 120 150 170
Применение в электромобилях и гибридных автомобилях Гибридный автомобиль Prius, поставщик батарей Matsushita 1)Электромобиль I3, поставщик батарей Samsung SDI.
2)Гибридный автомобиль Chevrolet Volt, поставщик батарей LG.
3)Электромобиль Leaf, поставщик батарей Zizhu yanfa
Электромобиль E6, поставщик батарей Zizhu yanfa Электромобиль Tesla (Model S) Литиевые батареи 18650 производства Panasonic, поставщик Matsushita
Преимущество Стабильность разряда, простой процесс производства Электрохимически стабильная работа, хорошая производительность цикла Применение дешевого марганца, безопасная хорошая производительность Высокий уровень безопасности, охрана окружающей среды и долговечность Высокая плотность энергии, хорошая производительность. при низких температурах
Недостаток Применение дорогостоящего кобальта, более низкий жизненный цикл Применение дорогостоящего металлического кобальта Низкая плотность энергии, плохая стабильность электролита Низкая производительность при низких температурах, низкое напряжение разряда Низкая производительность при высоких температурах, низкие показатели безопасности, высокий технический уровень изготовления

Аноды литиевых аккумуляторов.

Анодные материалы литиевых аккумуляторов

Материал отрицательного электрода (анода) Состав анодного материала Удельная мощность (мА×ч/г) Начальный к.п.д, % Количество жизненных циклов Безопасность Функция быстрого заряда
Углеродистые отрицательные электроды Природный графит 340-370 90 1000 Удовлетв. Удовлетв.
Искусственный графит 310-360 93 1000 Удовлетв. Удовлетв.
Мезофазные микросферы углерода 300-340 94 1000 Удовлетв. Удовлетв.
Графен 400-600 30 10 Удовлетв. Различная
Лития титанат Лития титанат 165-170 99 30000 Отличная Хорошая
Отрицательный электрод на основе сплавов Кремний 800 60 200 Различная Различная
Олово 600 60 200 Различная Различная

Лития титанат (Li4Ti5O12) получают из лития карбоната (Li2CO3) и титана диоксида (TiO2). Сухие порошки лития карбоната и титана диоксида смешивают в соотношении Li/Ti = 4/3. После смешивания порошки прокаливают в атмосфере воздуха при температуре не ниже 800 °C и получают порошок лития титаната.

Литиевый электролит.

Ключевую роль в работе литиевый батарей имеет электролит. В процессе разрядки и зарядки ионы лития находятся в движении между электродами литиевого аккумулятора.

Электролит для литиевых аккумуляторов состоит из трех составляющих: растворителя, растворимого вещества и присадки.

В качестве растворителей для производства электролитов в литиевых аккумуляторах применяют: пропиленкарбонат PC; этилен карбонат EC; диэтилкарбонат DEC; метиловый эфир; 1,4-изопропил GBL.

В качестве растворимого вещества для электролитов литиевых аккумуляторов применяют: LiPF6; LiBF4; LiClO4; LiAsF6; LiCF3SO3.

Все эти вещества получают из лития карбоната. Например, перхлорат лития (LiClO4) получают при взаимодействии карбоната лития с хлорной кислотой. Полученный кристаллогидрат перхлората лития (LiClO4×3H2O) нагреванием при температуре 100°C теряет две молекулы воды, а при температуре 130°C превращается в безводную соль.

Присадками для электролитов являются различные химические добавки: пламезамедляющие, токопроводящие, пленкообразующие, термостойкие. А также добавки повышающие устойчивость к перезарядке и глубокой разрядке.

Получение лития карбоната в Чили.

Получение лития карбоната

Самое богатое литием месторождение рассолов открыто в 1969 г на севере Чили в пределах салара (сухого озера - солончака) Атакама, расположенного на одной параллели с портом Антофагаста. Озёрные отложения, пропитанные рапой, разведаны до глубины 30 м на половине площади салара. Месторождение относится к рассолам хлоридно-натриевого типа. Содержание в рапе хлорида калия 2 % масс., а хлорида лития - 0,2 % масс. Запасы калийных солей составляют 12 млн т, а хлорида лития 2,6 млн т (около 0,85 млн.т в пересчёте на Li2O). Работы по детальной разведке этого месторождения начаты в 1974 году. Разработка проекта производственного комплекса была начата в 1976 г, а выпуск карбоната лития осуществлён в 1984 г. Производственная мощность 11,8 тыс. т в год. Из рассолов Салар-де-Атакама литий извлекают путём постадийной солнечной упарки, в результате которой его концентрация возрастает с 1,7 г/л до 43 г/л. Из концентрированного рассола литий извлекают в виде карбоната действием соды. Из семи скважин глубиной 30 м рассолы закачивают в испарительные бассейны. К 1984 г на месторождении Cалар-де- Атакама было построено 12 бассейнов испарителей общей площадью 1 км2. Для предотвращения фильтрации рассола дно бассейнов покрыли слоем поваренной соли толщиной 0,3 м. При упаривании рассолов до 43 г/л (по литию) возможны потери его за счёт выпадения двойной соли состава KLiSO4. По этой причине поступающие на испарение рассолы частично десульфатизируют, смешивая с рассолами, имеющими повышенную концентрацию хлорида калия. В первом бассейне осаждают в основном CaSO4, а на следующих стадиях концентрирования из рассолов последовательно выделяют галит, сильвинит, карналит, бисульфат калия. Очистка бассейнов от донных осадков не предусмотрена. Упаренный раствор закачивают в цистерны и по железнодорожной ветке транспортируют на химический завод в г. Антофагаста (170 км), где очищают от магния и кальция под действием известкового молока и соды. Очищенный и нагретый до 80 °С рассол обрабатывают содой для выделения карбоната лития. Принятая на данном месторождении технология не обеспечивает выделение из рассолов других ценных компонентов (например, сульфата калия, борной кислоты), хотя стоимость их может быть сопоставима со стоимостью карбоната лития. В связи с этим в 1988 г было окончено исследование возможности строительства второго литиевого предприятия на месторождение Салар-де-Атакама. В результате проведённых исследований была разработана оригинальная технология комплексного использования сырья, также основанная на постадийной солнечной упарке рассолов, при которой Li выделяется из раствора в виде кристаллов смешанной соли KLiSO4. Извлечение лития в кристаллы при высаливании их составляет 67 % масс. Полученная таким образом соль является по существу химконцентратом лития и калия (содержание лития 4,9 % масс.), который можно транспортировать на любые расстояния. Из такого концентрата легко получить товарные соединения лития и калия: если кристаллы растворить в воде, то под действием хлорида калия можно выделить сульфат калия, а затем под действием соды - осадить Li2CO3. Проектом предусматривалось к 1992 г организовать производство и выпуск в год 0,5 млн т хлорида калия, 0,2 млн т сульфата калия и 30 тыс. т борной кислоты. Количество производимого лития будет определяться конъюнктурными соображениями, однако реальная производительность может достигать от 2 до 13 тыс. т карбоната лития в год. Обращают на себя внимание экономические показатели этого производства и, в частности, низкая стоимость получаемого карбоната лития. Доля добываемого в Чили лития в мировом производстве литиевого сырья в конце 1992 г оценивалась 16 % масс. Необходимо отметить, что лития карбонат, получаемый в Чили, характеризуется недостаточно высоким качеством, что заставило Японию в 1995 г отказаться от импорта чилийского лития карбоната. Недостаточно высокое качество чилийского карбоната лития можно объяснить неотработанностью применяемых технологических схем.

Лития карбонат купить

Производитель Фасовка Лития карбонат цена
Великобритания Мешки по 20 кг 700 грн/кг