Reconsideration of lithium renewability and sustainability for future energy development

Abstract

Lithium has been a critical component of our civilization for decades finding usability in various fields from Li-ion batteries to medicine. The increasing demand for lithium is exponential and impossible to satisfy with current sustainability of this material in terms of available natural resources and renewability.

This thesis is separated into three major parts, where Lithium extraction delves into the problems associated with environmental-friendly methods of lithium extraction, including theoretical usage of membranes for lithium recovery from sea water with electrodialysis in the future.

Lithium-Ion batteries covers Li usage in batteries and theoretical solutions for new anode, cathode and electrode materials using nano-based morphing and recycling methods with much higher recovery rate of materials.

Lithium in thermonuclear fusion gives perspective on lithium usage in Deuterium-Tritium reactions and cooling capabilities of lithium plates giving understanding why this material is essential and possible to accept as renewable source of energy in the future.

Litium on ollut sivilisaatiomme kriittinen osa jo vuosikymmeniä, ja se on käytettävissä lukuisilla erilaisilla aloilla Li-ion-akuista lääketieteeseen. Litiumin kasvava kysyntä on eksponentiaalista, ja se on mahdotonta tyydyttää tämän materiaalin nykyisellä kestävyydellä käytettävissä olevien luonnonvarojen ja uusiutuvuuden osalta.

Tämä tutkielma on jaettu kolmeen pääosaan, joissa litiumin talteenotossa perehdytään ympäristöystävällisiin litiumin talteenottomenetelmiin liittyviin ongelmiin, mukaan lukien kalvojen teoreettinen käyttö litiumin talteenottoon merivedestä elektrodialyysin avulla tulevaisuudessa.

Litium-ioniakut käsittelee litiumin käyttöä akuissa ja teoreettisia ratkaisuja uusiin anodi-, katodi- ja elektrodimateriaaleihin, joissa käytetään nanopohjaisia morfointi- ja kierrätysmenetelmiä, joiden avulla materiaalien talteenottoaste on paljon suurempi.

Litium lämpöydinfuusiossa antaa näkökulman litiumin käyttöön deterium-tritium-reaktioissa ja litiumlevyjen jäähdytysominaisuuksiin, jolloin ymmärretään, miksi tämä materiaali on välttämätön ja mahdollista hyväksyä uusiutuvaksi energialähteeksi tulevaisuudessa.