Почему литий называют звездой энергетики
Некоторые называют литий энергетическим металлом XXI века. Литий является горючим металлом, и при реакции с кислородом 1 грамм лития выделяет 43,18 килоджоулей тепла, что в 1,72 раза больше, чем у алюминия. Однако это в лучшем случае означает, что литий является "высокоэнергетическим металлом". Основная причина, по которой литий получил эту репутацию, заключается в его поведении в области атомной энергетики.
Ядерный синтез является источником света и тепла звезд, а также причиной выделения огромной энергии водородных бомб. Однако для использования ядерного синтеза людьми и обеспечения стабильного выделения энергии, а не её мгновенного взрыва, необходимо добиться контролируемого ядерного синтеза. В настоящее время наиболее изученным и перспективным является реакция синтеза двух изотопов водорода — дейтерия и трития. Дейтерий, также известный как тяжёлая вода, содержится в воде, которую можно извлекать из морской воды. Хотя содержание тяжёлой воды в морской воде невелико (около 0,015%), общий объём морской воды очень велик, поэтому общее количество дейтерия всё же значительно. Однако на Земле практически нет природного трития, а его искусственное получение является сложным и дорогостоящим. Однако это не означает, что ядерный синтез недостижим. Учёные "нашли обходной путь" и обнаружили, что при бомбардировке атома лития нейтроном происходит ядерный синтез, в результате которого образуются атом трития и атом гелия. Поскольку литий можно получить из многих литиевых минералов, добываемых в природе, материальная основа для ядерного синтеза уже создана. Фактически, водородные бомбы используют дейтерированный литий в качестве топлива для достижения своего "мгновенного великолепия".
Конечно, в отличие от водородных бомб, контролируемый ядерный синтез по-прежнему сталкивается с множеством нерешенных проблем и далёк от практического применения. Однако другой продукт лития действительно предоставляет нам мощную энергетическую поддержку, и это литиевые батареи.
Как следует из названия, литиевые батареи представляют собой батареи, содержащие литий, и можно разделить их на две категории: литиевые металлические батареи и литиевые ионные батареи. Литиевые металлические батареи обычно неперезаряжаемые и относятся к одноразовым батареям, в то время как литиевые ионные батареи перезаряжаемые и относятся к многоразовым батареям. Литиевые ионные батареи особенно подходят для небольших устройств, таких как кардиостимуляторы, где требуются батареи с небольшим объёмом, высокой энергоёмкостью и длительным сроком службы. Литиевые металлические батареи, будучи высокоэнергетическими химическими батареями, обладают всеми этими характеристиками. Однако в большинстве случаев требуются многоразовые батареи, такие как мобильные телефоны, ноутбуки, видеокамеры и цифровые фотоаппараты. По сравнению с другими перезаряжаемыми батареями, литиевые ионные батареи имеют ряд преимуществ: они лёгкие, компактные, работают при высоком напряжении, имеют длительный срок службы, низкий уровень саморазряда и быструю зарядку/разрядку. Кроме того, литиевые ионные батареи имеют ещё одно уникальное преимущество: отсутствие эффекта памяти, поэтому перед зарядкой нет необходимости проверять, полностью ли разрядилась батарея.
Кроме того, поскольку литий является самым легким металлом с очень низкой плотностью, атомы лития являются самыми маленькими металлическими атомами, литиевые сплавы с алюминием и магнием могут быть использованы для создания сверхлёгких алюминиево-литиевых и магниево-литиевых сплавов. По сравнению с обычными сплавами, при сохранении аналогичной прочности, сверхлёгкие сплавы позволяют значительно снизить плотность. Более лёгкие материалы для аэрокосмической промышленности означают не только более быстрые полёты и большую грузоподъёмность, но и значительную экономию энергии.
Таким образом, несмотря на то, что литий "маленький", он является "звездой" в энергетической сфере!