Ngày nay, hầu như thiết bị điện tử nào cũng có pin lithium-ion bên trong. Mặc dù có những lựa chọn thay thế, chẳng hạn như pin dựa trên kali hoặc natri, nhưng lithium vẫn đang ở vị trí dẫn đầu trên thị trường pin hiện tại. Nguyên nhân chủ yếu, do pin lithium-ion có mật độ năng lượng tuyệt vời, cho phép chúng giữ được nhiều điện tích trong một kích thước tương đối nhỏ. Chúng cũng khá nhẹ.

Pin lithium-ion ngày càng phổ biến đến mức người ta dự đoán nhu cầu về chúng sẽ tăng gấp 7 lần vào năm 2030, chủ yếu là do sự phát triển liên tục của ô tô điện. Tuy nhiên, nhu cầu tăng nhanh này chính là vấn đề của lithium.

Mặc dù là nguyên tố phổ biến trên Trái đất, nhưng lithium đang trở nên khá hiếm. Hơn nữa, lithium thường bị mắc kẹt trong đá hoặc nước muối địa nhiệt, nơi nồng độ của nó có thể khá thấp, vì vậy việc khai thác nó là quá trình tốn nhiều năng lượng, thường đi kèm với nguy cơ tạo ra khí độc hại. Đào các mỏ lithium cũng gây hại cho môi trường tự nhiên và làm mất nước từ các cộng đồng lân cận, vì cần khoảng 2,2 triệu lít nước để tạo ra 1 tấn lithium.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice vừa chế tạo ra một lò phản ứng điện hóa mới, giúp cho quá trình khai thác lithium dễ dàng, an toàn hơn. Cỗ máy này được coi là bước đột phá trong việc khai thác lithium, giải quyết một trong những vấn đề chính khi khai thác lithium từ nước muối có trong các nguồn nước địa nhiệt.

Ở các nguồn nước địa nhiệt để tìm lithium, nước muối chứa nhiều hóa chất khác có kích thước và điện tích ion tương tự bao gồm magie, canxi, natri và kali. Việc tách lithium ra khỏi hỗn hợp hóa chất này rất khó khăn. Hơn nữa, nước muối thường chứa nhiều ion clorua, có thể biến thành khí clo cực độc trong quá trình điện hóa truyền thống để cô lập lithium.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice xây dựng một lò phản ứng ba buồng, có màng gốm thủy tinh dẫn điện ion lithium (LICGC) ở giữa. Màng này thường sử dụng bên trong pin lithium-ion. Màng này tỏ ra hiệu quả khi chỉ cho các ion lithium đi qua, trong khi giữ lại ion của các hóa chất khác, đặc biệt là các ion clorua có khả năng gây hại. Trong quá trình thử nghiệm, lò phản ứng không chỉ hạn chế đáng kể việc sản xuất khí clo mà còn đạt được tỷ lệ lithium tinh khiết đến 97,5%.

Lò phản ứng này có thể được xem là một bước tiến lớn trong quá trình chiết xuất lithium, vừa hiệu quả hơn, vừa ít gây hại hơn cho môi trường.

Trong quá trình thử nghiệm, các nhà nghiên cứu tìm thấy một vấn đề tiềm ẩn với lò phản ứng: các ion natri tích tụ trên màng LICGC. Sự tích tụ như vậy có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của lò phản ứng, vì vậy một cách mà họ tìm ra để chống lại vấn đề này là giảm hàm lượng natri trong nước muối trước khi chạy phản ứng. Một cách khác là tiếp tục tiến hành nghiên cứu để tìm thêm phương pháp khác, chẳng hạn như lớp phủ màng chuyên dụng, ngăn các ion natri bám vào.