Qu’est-ce que le carbonate de lithium ?
Le carbonate de lithium est un composé inorganique dont la formule chimique est Li2CO3.
Il est extrait des minerais et des saumures pour être transformé en carbonate de lithium, à partir duquel divers composés de lithium sont fabriqués.
Utilisations du carbonate de lithium
Le carbonate de lithium est utilisé dans un large éventail d’applications, notamment comme matière première pour les émaux, le verre et la céramique, le raffinage électrolytique de l’aluminium, les matériaux pour batteries, les matériaux piézoélectriques et les produits pharmaceutiques. Il est utilisé comme matière première pour les matériaux actifs des cathodes et les électrolytes des batteries lithium-ion. Les batteries lithium-ion sont utilisées dans de nombreux appareils électroniques modernes tels que les smartphones, les tablettes, les ordinateurs portables et les véhicules électriques.
Les matériaux actifs de la cathode sont des oxydes composites de lithium et d’autres métaux, et le carbonate de lithium est utilisé comme source de lithium dans leur fabrication. Les matériaux actifs cathodiques à base de nickel, par exemple, sont fabriqués à partir d’hydroxyde de lithium plutôt que de carbonate de lithium. Cependant, l’hydroxyde de lithium est également fabriqué à partir de carbonate de lithium, ce qui signifie que la plupart des matériaux actifs cathodiques sont fabriqués à partir de carbonate de lithium.
Le carbonate de lithium interfère avec les réactions chimiques qui amplifient la transmission des informations aux cellules du cerveau. C’est pourquoi il est particulièrement efficace comme médicament en psychiatrie, notamment dans le traitement des psychoses et des troubles bipolaires (dépression). La verrerie fabriquée à partir de carbonate de lithium est également utilisée comme récipient résistant à la chaleur. Le ciment fabriqué à partir de carbonate de lithium est également connu pour coller plus rapidement les carreaux.
Le lithium produit une réaction de flamme rouge vif, mais le carbonate de lithium, plutôt que le lithium métal, est utilisé comme matériau pour les feux d’artifice. Outre le carbonate de lithium, les autres composés du lithium comprennent l’hydroxyde de lithium, le bromure de lithium, le chlorure de lithium, le lithium métal et le butyl lithium. C’est le carbonate de lithium qui est le plus demandé, plus de la moitié étant utilisée dans les batteries lithium-ion.
Propriétés du carbonate de lithium
Le carbonate de lithium est un solide cristallin incolore à blanc dont le poids moléculaire est de 73,89. Il a une densité de 2,11 g/cm3, un point de fusion de 723 °C et un point d’ébullition de 1310 °C. Lorsqu’il est chauffé à son point de fusion de 723 °C, il commence à se décomposer progressivement. En cas de chauffage plus intense, du dioxyde de carbone est produit pour former de l’oxyde de lithium.
Les sels de métaux alcalins courants se dissolvent bien dans l’eau, à l’exception du carbonate de lithium, qui est insoluble, avec seulement 1,33 g pour 100 ml d’eau. De plus, sa solubilité diminue avec l’augmentation de la température. Les solutions aqueuses sont alcalines.
Lorsque du dioxyde de carbone est dissous dans une solution aqueuse sous pression, la solubilité augmente d’un facteur d’environ 10, ce qui est attribué au fait que le carbonate de lithium forme du bicarbonate de lithium.
Autres informations sur le carbonate de lithium
Comment le carbonate de lithium est-il produit ?
Le lithium, qui entre dans la composition du carbonate de lithium, est largement répandu sur la Terre, mais il existe sous la forme de composés distincts en raison de sa très grande réactivité. Il représente 0,004 % de tous les constituants de la croûte terrestre et est extrait des saumures des lacs salés et de l’ambrigonite (2LiF・Al2O3・P2O5), du spodumène (Li2O・Al2O3・4SiO2), de la pétalite (Li2O・Al2O3・8SiO2), de la lépidolite (K(Li,Al)3(Al,Si,Rb)4O10(F,OH)2).
1. Extraction du carbonate de lithium à partir de minerais
Après torréfaction et broyage du minerai, de l’acide sulfurique est ajouté et chauffé pour obtenir 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 éliminer les impuretés telles que le fer et l’aluminium.
La solution de sulfate de lithium réagit avec le carbonate de sodium pour précipiter le lithium sous forme de carbonate de lithium, qui est ensuite lavé et séché.
2. Extraction du carbonate de lithium à partir de saumure
La saumure contenant du chlorure de lithium est séchée au soleil pour concentrer le chlorure de lithium. On y ajoute du carbonate de sodium pour précipiter le carbonate de lithium, qui est lavé et séché.