Was ist Lithiumcarbonat?
Lithiumcarbonat ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel Li2CO3.
Es wird aus Erzen und Solen zu dieser Form des Lithiumcarbonats verarbeitet, aus dem verschiedene Lithiumverbindungen hergestellt werden.
Anwendungen von Lithiumcarbonat
Lithiumcarbonat wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, u. a. als Rohstoff für Glasuren, Glas und Keramik, für die elektrolytische Raffination von Aluminium, als Batteriematerial, für piezoelektrische Materialien und für Arzneimittel. Es wird als Rohstoff für aktive Kathodenmaterialien und Elektrolyte in Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Lithium-Ionen-Batterien werden in vielen modernen elektronischen Geräten wie Smartphones, Tablets, Laptops und Elektrofahrzeugen eingesetzt.
Das aktive Kathodenmaterial ist ein Mischoxid aus Lithium und anderen Metallen, wobei Lithiumcarbonat als Lithiumquelle für die Herstellung verwendet wird. Aktive Kathodenmaterialien auf Nickelbasis werden zum Beispiel aus Lithiumhydroxid und nicht aus Lithiumcarbonat hergestellt. Lithiumhydroxid wird jedoch auch aus Lithiumcarbonat hergestellt, was bedeutet, dass die meisten aktiven Kathodenmaterialien aus Lithiumcarbonat hergestellt werden.
Lithiumcarbonat greift in chemische Reaktionen ein, die die Übertragung von Informationen an die Gehirnzellen verstärken. Aus diesem Grund ist es als Arzneimittel in der Psychiatrie besonders wirksam, vor allem bei der Behandlung von Psychosen und bipolaren Störungen (Depressionen). Aus Lithiumcarbonat hergestellte Glaswaren werden auch als hitzebeständige Behälter verwendet. Zement aus Lithiumcarbonat ist auch dafür bekannt, dass er Fliesen schneller verklebt.
Lithium erzeugt eine leuchtend rote Flammenreaktion, aber Lithiumcarbonat wird anstelle von Lithiummetall als Material für Feuerwerkskörper verwendet. Neben Lithiumcarbonat gibt es noch weitere Lithiumverbindungen wie Lithiumhydroxid, Lithiumbromid, Lithiumchlorid, Lithiummetall und Butyl-Lithium. Von diesen ist Lithiumcarbonat am meisten gefragt, wobei mehr als die Hälfte in Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird.
Eigenschaften von Lithiumcarbonat
Lithiumcarbonat ist ein farbloser bis weißer kristalliner Feststoff mit einem Molekulargewicht von 73,89. Es hat eine Dichte von 2,11 g/cm3, einen Schmelzpunkt von 723 °C und einen Siedepunkt von 1310 °C. Wird es auf seinen Schmelzpunkt von 723 °C erhitzt, beginnt es sich allmählich zu zersetzen. Bei weiterer starker Erhitzung entsteht Kohlendioxid, das Lithiumoxid bildet.
Die üblichen Alkalimetallsalze lösen sich gut in Wasser, mit Ausnahme von Lithiumcarbonat, das mit nur 1,33 g pro 100 ml Wasser unlöslich ist. Außerdem nimmt seine Löslichkeit mit steigender Temperatur ab. Wässrige Lösungen sind alkalisch.
Wenn Kohlendioxid in wässriger Lösung unter Druck gelöst wird, erhöht sich die Löslichkeit um etwa den Faktor 10, was darauf zurückzuführen ist, dass Lithiumcarbonat Lithiumbicarbonat bildet.
Weitere Informationen zu Lithiumcarbonat
Methoden zur Herstellung von Lithiumcarbonat
Lithium, ein Bestandteil von Lithiumcarbonat, ist auf der Erde weit verbreitet, aber so reaktionsfreudig, dass es in Form von separaten Verbindungen vorkommt. Es macht 0,004 % der Krustenbestandteile aus und wird aus Salzseesolen und aus Erzen wie Amblygonit (2LiF, Al2O3, P2O5), Spodumen (Li2O, Al2O3, 4SiO2), Petalit (Li2O, Al2O3, 8SiO2) und Lepidolith (K(Li,Al)3( Al,Si,Rb)4O10(F,OH)2) gewonnen.
1. Gewinnung von Lithiumcarbonat aus Erzen
Nach dem Rösten und Mahlen des Erzes wird Schwefelsäure hinzugefügt und erhitzt, um eine Lithiumsulfatlösung herzustellen. Natriumcarbonat und Calciumhydroxid werden der Lithiumsulfatlösung zugesetzt, um Verunreinigungen wie Eisen und Aluminium zu entfernen.
Die Lithiumsulfatlösung wird mit Natriumcarbonat umgesetzt, um Lithium als Lithiumcarbonat auszufällen, das anschließend gewaschen und getrocknet wird.
2. Gewinnung von Lithiumcarbonat aus Salzlauge
Die lithiumchloridhaltige Sole wird in der Sonne getrocknet, um das Lithiumchlorid zu konzentrieren. Natriumcarbonat wird hinzugefügt, um Lithiumcarbonat auszufällen, das gewaschen und getrocknet wird.