Warum wird Lithium als Energiestern bezeichnet?
Manche Leute bezeichnen Lithium als das Energiemetall des 21. Jahrhunderts. Lithium ist ein brennbares Metall, und die Wärme, die bei der Reaktion von 1 Gramm Lithium mit Sauerstoff freigesetzt wird, beträgt 43,18 Kilojoule, was 1,72 Mal so viel ist wie bei Aluminium. Aber das ist höchstens eine „Hochenergie-Metall“ zu nennen. Lithiums Leistung im Bereich der Kernenergie ist der Hauptgrund für seinen Ruf.
Die Kernfusion ist die Quelle des Lichts und der Wärme von Sternen und auch der Grund, warum Wasserstoffbomben eine erschreckende Menge an Energie freisetzen. Allerdings, um die Kernfusion für den Menschen nutzbar zu machen und eine stabile Energieproduktion unter kontrollierten Bedingungen anstelle einer plötzlichen Explosion zu erreichen, ist eine kontrollierte Kernfusion erforderlich. Derzeit am weitesten erforscht und mit der größten Wahrscheinlichkeit realisierbar ist die Fusion von zwei Wasserstoffisotopen - Deuterium und Tritium. Deuterium, auch bekannt als schweres Wasserstoff, enthält Deuteriumwasser, das aus Meerwasser extrahiert werden kann. Obwohl der Gehalt an schwerem Wasser im Meerwasser nicht hoch ist (etwa 0,015%), ist die Gesamtmenge an Meerwasser enorm, so dass die Gesamtmenge an Deuterium immer noch beträchtlich ist. Allerdings gibt es auf der Erde fast kein natürliches Tritium, und seine künstliche Herstellung ist sehr aufwändig und teuer. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Kernfusion unerreichbar ist. Wissenschaftler haben „einen anderen Weg“ gefunden und festgestellt, dass, wenn ein Atom eines Lithiumisotops von einem Neutron bombardiert wird, eine Spaltungsreaktion stattfindet, bei der ein Tritiumatom und ein Heliumatom entstehen. Da Lithium aus vielen lithiumhaltigen Mineralien in der Natur gewonnen werden kann, ist die materielle Grundlage für die Kernfusion geschaffen worden. Tatsächlich nutzen Wasserstoffbomben deuteriertes Lithium als Brennstoff, um ihre „momentane Pracht“ zu erreichen.
Natürlich ist die kontrollierte Kernfusion im Gegensatz zu Wasserstoffbomben noch mit vielen ungelösten Schwierigkeiten konfrontiert und weit davon entfernt, in der praktischen Anwendung zu sein. Allerdings bietet ein anderes Lithiumprodukt uns tatsächlich eine starke energetische Unterstützung, nämlich Lithiumbatterien.
Wie der Name schon sagt, sind Lithiumbatterien Batterien, die Lithium enthalten, und sie können grob in zwei Kategorien unterteilt werden: Lithium-Metall-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Lithium-Metall-Batterien sind normalerweise nicht wiederaufladbar und gehören zu den Einwegbatterien, während Lithium-Ionen-Batterien wiederaufladbar sind und zu den Zweiwegebatterien gehören. In Geräten wie Herzschrittmachern werden oft kleine, energiereiche und einmalig verwendbare Batterien benötigt. Lithium-Metall-Batterien als hochenergetische Chemiebatterien verfügen über diese Eigenschaften. In noch mehr Fällen benötigen Menschen wiederaufladbare Zweiwegebatterien, wie z. B. Mobiltelefone, Laptops, Videokameras, Digitalkameras. Im Vergleich zu anderen wiederaufladbaren Batterien zeichnen sich Lithium-Ionen-Batterien durch ein geringes Gewicht, ein geringes Volumen, eine hohe Arbeitsspannung, eine lange Lebensdauer, eine geringe Selbstentladungsrate und eine schnelle Aufladung und Entladung aus. Darüber hinaus haben Lithium-Ionen-Batterien einen einzigartigen Vorteil: Sie haben keinen Memory-Effekt, und es ist nicht erforderlich, vor dem Aufladen zu prüfen, ob die Batterie vollständig entladen ist.
Außerdem ist Lithium das leichteste Metall mit einer sehr geringen Dichte, und Lithiumatome sind die kleinsten Metallatome. Aus Lithium und anderen Metallen wie Aluminium und Magnesium können sehr leichte Aluminium-Lithium-Legierungen und Magnesium-Lithium-Legierungen hergestellt werden. Im Vergleich zu normalen Legierungen können sie bei gleicher Festigkeit eine effektive Reduzierung der Dichte erreichen. Leichtere Materialien bedeuten für die Luft- und Raumfahrtindustrie nicht nur schnellere Fluggeschwindigkeiten und eine größere Tragfähigkeit, sondern auch eine erhebliche Energieeinsparung.
So ist Lithium zwar „klein“, aber ein „großer Star“ im Energiebereich!