Electrodiálisis de fosfato dihidrógeno de litio (LiH2PO4) para la obtención de hidróxido de litio (LiOH) de alta pureza.

ROZENBLIT, ABIGAIL; ZENSICH, MAXIMILIANO A.; TESIO, A. Y.; CALVO, ERNESTO J.

Zacatecas

Congreso; XXV Congreso SIBAE; 2022

SIBAE

Se estima que la demanda mundial de litio crecerá significativamente en los próximos años a raíz del desarrollo de las baterías para vehículos eléctricos [1]. Los materiales activos de cátodos de dichas baterías se fabrican a partir de carbonato de litio (Li2CO3) o de hidróxido de litio (LiOH), los que actualmente se obtienen por métodos poco amigables con el medio ambiente, como el método evaporítico de cal-soda y el tratamiento del Li2CO3 con Ca(OH)2 respectivamente [2]. En este último, la precipitación de Li2CO3 a 85C tiene un bajo rendimiento debido a su gran solubilidad (9,5 g/L). Una alternativa más eficiente es la precipitación del fosfato de litio (Li3PO4), con una solubilidad de 0,38 g/L a 20ºC, por el agregado de H3PO4, luego de la eliminación de Mg2+ y Ca2+. La solubilidad de dicha sal depende fuertemente del pH debido a su especiación (Li3PO4, Li2HPO4, y LiH2PO4), siendo el fosfato dihidrógeno de litio (LiH2PO4) el más soluble [3].En este trabajo se realizaron estudios experimentales y de simulación (en un entorno de COMSOL 5.4) de la electrodiálisis [4] de LiH2PO4 para obtención de LiOH de alta pureza. Para esto, se diseñaron reactores de dos y tres compartimentos separados por membranas. Para el caso de dos compartimentos (Imagen 1), por el anolito se ingresa una solución acuosa de LiH2PO4 1M a pH=2,5 y, por el catolito, una solución de LiOH 0,1M. Ambas soluciones están separadas por una membrana selectiva a cationes CMI-7000S (R-SO3-). Cada compartimento tiene en su extremo un electrodo dimensionalmente estable donde sucede la electrólisis del agua, promoviendo el pasaje de iones litio a través de la membrana para formar LiOH en el catolito. Adicionalmente, en la reacción catódica, se desprende hidrógeno verde que, alimentado a una celda de combustible, reduce los costos energéticos del proceso. El proceso es inherentemente inocuo, no produce desechos contaminantes y produce gases H2 y O2.En este trabajo demostramos la obtención de LiOH de alta pureza a través de un método alternativo a los convencionales, reduciendo costos energéticos y el impacto negativo en el medio ambiente.Referencias [1] C. W. Hwang, M. H. Jeong, Y. J. Kim, W. K. Son, K. S. Kang, C. S. Lee, T. S. Hwang. Sep. Purif. Technol., 166 (2016) 34–40.[2] L. Talens Peiró, G. Villalba Méndez, R. U. Ayres. Jom, 65 (2013) 986–996.[3] A. N. Iurchenko, A. P. Voronov, G. N. Babenko, M. A. Stumbra, V. M. Puzikov. Funct. Mater., 21 (2014) 324–328.[4] T. Xu, Y. Zhang, W. Y. Zhao, M. Zhou, B. Yan, X. Sun, Y. Liu, Y. Wang. Ind. Eng. Chem. Res., 57 (2018) 6025–6039.