Qu’est-ce que l’hydroxyde de lithium ?
Il s’agit d’un hydroxyde de lithium dont la formule chimique est LiOH.
C’est un solide blanc hygroscopique, soluble dans l’eau et dont les solutions aqueuses sont fortement alcalines avec un pH d’environ 12. L’hydroxyde de lithium est disponible dans le commerce sous forme monohydrate ou anhydre.
Utilisations de l’hydroxyde de lithium
L’hydroxyde de lithium a la propriété d’absorber le dioxyde de carbone de l’air. Cette propriété est utilisée comme absorbant de dioxyde de carbone. Plus précisément, des bidons d’hydroxyde de lithium servent à prévenir l’empoisonnement au dioxyde de carbone dans les navettes spatiales où la circulation de l’air est insuffisante.
Il s’agit également de la matière première de presque tous les matériaux actifs de la cathode, de l’électrolyte et de certains matériaux actifs de l’anode que l’on peut retrouver dans les batteries lithium-ion.
Comme dit ci-dessus, le carbonate de lithium a été la principale matière première pour les matériaux actifs des cathodes. Toutefois, l’hydroxyde de lithium est quant à lui essentiel pour la production de matériaux actifs ayant un rapport nickel élevé. Il permet d’obtenir des capacités plus importantes.
La demande a particulièrement augmenté ces dernières années en raison de la croissance de la demande en matière de stockage des énergies renouvelables et des créations de véhicules électriques. Parmi les autres utilisations de cet hydroxyde figurent les solutions de développement photographique et les matières premières pour le stéarate de lithium, une graisse lubrifiante. Cette graisse présente une large gamme de températures d’utilisation, des basses aux hautes températures. Elle offre donc un large éventail d’utilisations en tant que graisse universelle.
Propriétés de l’hydroxyde de lithium
L’hydroxyde de lithium est un solide blanc inodore et sans tache, dont le poids moléculaire est de 23,95. Sa densité est de 1,46 g/cm3 (anhydre) ainsi que de 1,51 g/cm3 (monohydrate). Son point de fusion de 462°C et il est bien soluble dans l’eau. Cependant, il l’est faiblement dans les alcools et pratiquement insoluble dans les solvants organiques courants.
Lorsqu’il est chauffé, il se décompose à 924°C avant d’atteindre son point d’ébullition, produisant des fumées toxiques. En tant que base forte, il réagit violemment avec les acides et corrode l’aluminium et le zinc.
Autres informations sur l’hydroxyde de lithium
Comment l’hydroxyde de lithium est-il produit ?
L’hydroxyde de lithium est produit industriellement soit en ajoutant de la chaux éteinte au carbonate de lithium pour le séparer du carbonate de calcium (2-1), soit par électrolyse du sulfate de lithium ou du chlorure de lithium (2-2). Les deux méthodes utilisent du minerai de lithium ou de la saumure contenant du chlorure de lithium comme matière première.
Les procédés utilisés pour produire de l’hydroxyde de lithium à partir de son minerai sont présentés ci-dessous.
1. Extraction du sulfate de lithium et du carbonate de lithium du minerai
Les minerais de lithium tels que l’amblygonite (2LiF, Al2O3, P2O5), le spodumène (Li2O, Al2O3, 4SiO2), la pétalite (Li2O, Al2O3, 8SiO2) et la lépidolite (K(Li,Al)3(Al,Si,Rb)4O10(F,OH)2) sont grillés, puis broyés. Après cela, de l’acide sulfurique est ajouté et chauffé pour produire une solution de sulfate de lithium.
Du carbonate de sodium et de l’hydroxyde de calcium sont ajoutés à la solution de sulfate de lithium pour y éliminer les impuretés telles que le fer et l’aluminium. La solution réagit avec du carbonate de sodium pour précipiter le lithium sous forme de carbonate de lithium. Ce dernier est ainsi lavé, puis séché pour obtenir du carbonate de lithium.
2. Production d’hydroxyde de sodium par réaction du carbonate de lithium avec de la chaux éteinte
L’hydroxyde de lithium est obtenu en chauffant et en faisant réagir le carbonate de lithium obtenu avec de la chaux éteinte (hydroxyde de calcium). La réaction de chauffage donne lieu à une solution d’hydroxyde de lithium et à la précipitation du carbonate de calcium. Après élimination du carbonate de calcium par filtration, la solution d’hydroxyde de lithium est concentrée et refroidie pour précipiter l’hydroxyde de lithium monohydraté.
3. Électrolyse d’une solution de sulfate de lithium
La solution de sulfate de lithium obtenue au cours du processus de production de carbonate de lithium est utilisée comme matière première. Elle est ensuite purifiée et la pureté de la solution de sulfate de lithium est augmentée, puis la solution est électrolysée dans un électrolyseur.
Dans ce dispositif, la cathode et l’anode sont séparées par une membrane échangeuse de cations qui ne laisse passer que les cations. Les ions lithium sont alors transférés à la cathode lorsque l’électrolyse commence. À la surface de la cathode, l’électrolyse de l’eau se produit et les ions hydroxyde produits réagissent avec ceux de lithium pour former de l’hydroxyde de lithium.