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지열 염수에서 리튬 직접 추출

Electro-driven direct lithium extraction from geothermal brines to generate battery-grade lithium hydroxide

Lingchen Kong, Gangbin Yan, Kejia Hu 외 5인·Nature Communications·발표 2025.01· 74 인용
최근 1년 74회 인용· 떠오르는 연구

한국어 핵심 요약

전기차 및 전력망 에너지 저장 시스템에 리튬이온 배터리 사용이 증가함에 따라 리튬 수요가 급증하고 있습니다. 이러한 수요를 충족하기 위해 지열 염수와 같은 대체 수성원으로부터 리튬을 추출하는 기술이 중요해지고 있습니다. 전기화학적 삽입법은 높은 리튬 선택성과 유해 화학물질 사용 회피라는 장점으로 유망한 리튬 추출 기술로 부상하고 있습니다. 본 연구에서는 살턴 해(Salton Sea) 지열 염수에서 리튬을 선택적으로 추출하고 염화리튬을 정제하는 경제적인 전기화학 공정을 설계했습니다. 이 공정은 삽입 물질을 활용하며, 양극성 막 전기투석을 통해 배터리 등급(순도 99.5% 이상)의 수산화리튬으로 전환됩니다. 매개변수 모델을 이용한 기술경제성 평가 결과, 전극 수명이 0.5년일 때 수산화리튬일수화물(LiOH•H2O)의 균등화 비용은 킬로그램당 4.6달러로 추정되었습니다. 이는 본 기술이 대체 수성원으로부터 전기를 이용한 화학물질 없는 리튬 추출에 대한 잠재력을 보여줍니다. 결론적으로, 이 연구는 증가하는 리튬 수요를 충족시키기 위해 지열 염수로부터 선택적인 리튬 추출과 배터리 등급 수산화리튬 생산을 가능하게 하는 경제적인 전기화학 공정을 제시합니다.

섹션 미리보기

연구 배경

리튬이온 배터리 수요 급증으로 리튬 공급원 확보가 중요해졌습니다. 지열 염수와 같은 대체 수성원으로부터 리튬을 추출하는 기술이 주목받고 있으며, 전기화학적 삽입법은 높은 선택성으로 유망합니다.

핵심 발견

본 연구는 지열 염수에서 리튬을 선택적으로 추출하고 배터리 등급 수산화리튬으로 전환하는 경제적인 전기화학 공정을 개발했습니다. 기술경제성 평가 결과, 전극 수명 0.5년 기준 LiOH•H2O의 균등화 비용은 4.6 USD/kg으로 추정되어, 화학물질 없는 리튬 추출의 잠재력을 입증했습니다.

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