Il carbonato di litio, noto con la formula chimica Li2CO3, è il sale di litio dell’acido carbonico. Questo composto trova applicazione sia in campo medico che industriale, rivestendo un ruolo fondamentale nella produzione delle batterie a ioni litio. Queste ultime sono state introdotte nel mercato per la prima volta da Sony nel 1991 e, attualmente, la loro produzione di massa dipende da diversi componenti chimici, tra cui spicca il carbonato di litio.
Proprietà e utilizzo del carbonato di litio nella produzione di batterie
Indice Articolo
Il carbonato di litio è un precursore chimico indispensabile nella fabbricazione di ricerche per le batterie agli ioni di litio. Durante il processo di produzione, questo composto subisce diverse reazioni chimiche che portano alla formatura dell’esafluorofosfato di litio (LiPF6), il quale facilita il trasferimento degli ioni di litio tra anodo e catodo. Il catodo, a sua volta, può essere realizzato utilizzando vari composti di litio, tra cui l’ossido di litio e cobalto (LiCoO2), ottenuto attraverso la calcinazione del carbonato di litio ad alte temperature.
I vantaggi unici del carbonato di litio lo rendono preferito nel settore delle batterie. Questo composto è facilmente reperibile e si presenta come un’alternativa economica rispetto a molte altre opzioni disponibili. La sua stabilità chimica gli permette di affrontare severe condizioni di produzione senza perdere integrità, rendendolo ideale per un’ampia gamma di tecnologie legate alle batterie al litio, comprese quelle al litio-ferro-fosfato.
Solubilità e sintesi del carbonato di litio
Quando confrontato con i carbonati di metalli alcalini e alcalino-terrosi, il carbonato di litio presenta una solubilità inferiore a causa delle piccole dimensioni del raggio ionico del litio. Il prodotto di solubilità è pari a 2.5·10–2. L’equilibrio di dissoluzione è rappresentato dalla seguente equazione: Li2CO3(s) ⇄ 2 Li+(aq) + CO32-(aq).
Per quanto riguarda la sintesi, il carbonato di litio viene generalmente prodotto a livello industriale attraverso l’estrazione da minerali di pegmatite come spodumene, litiofillite, o lepidolite, oltre che da salamoie ricche di ioni litio, come quelle presenti nel Salar de Atacama in Cile o nel Salar di Uyuni in Bolivia.
Negli ultimi tempi, si è sviluppata una nuova metodologia che prevede l’uso della tecnica di irradiazione laser pulsata (PLI) per ottenere carbonato di litio ad elevato grado di cristallinità, senza l’utilizzo di agenti precipitanti.
Reazioni del carbonato di litio e utilizzo in campo medico
In reazioni chimiche, il carbonato di litio interagisce, ad esempio, con l’acido cloridrico per formare cloruro di litio, biossido di carbonio e acqua. Inoltre, può reagire con biossido di carbonio e acqua, generando il carbonato acido di litio. La sua idrolisi in acqua dà origine a una base forte (LiOH) e a un acido debole (H2CO3). Alle alte temperature, il carbonato di litio subisce decomposizione termica con formazione di ossido di litio e biossido di carbonio.
In ambito medico, il carbonato di litio viene impiegato come farmaco antimaniacale, ed è usato come stabilizzatore dell’umore per i pazienti affetti da disturbo bipolare. Inoltre, il suo utilizzo è limitato in altre patologie psichiatriche, pur essendo efficace nel ridurre i tassi di suicidio.Ci sono indicazioni che suggeriscono che il litio alteri il trasporto di ioni sodio nei neuroni e modifichi il contenuto intercellulare di catecolamine, contribuendo così a normalizzare lo stato mentale senza provocare letargia.
Il litio influisce anche sui sistemi di secondi messaggeri che modulano la neurotrasmissione, arrivando a smorzare l’attività eccessiva tramite interazioni con percorsi biologici come l’adenil ciclasi e la proteina chinasi C.
Altri usi del carbonato di litio nell’industria
Oltre alla sua applicazione nelle batterie, il carbonato di litio viene utilizzato per produrre rilevatori di anidride carbonica, dispositivi fondamentali non solo per la sicurezza ma anche per molte attività industriali. Questo composto trova impiego anche nella raffinazione dell’alluminio, dove gioca un ruolo cruciale nella riduzione della viscosità delle scorie e nel miglioramento del tasso di estrazione del metallo.
Ulteriori applicazioni comprendono la sua reazione con la silice, che genera silicato di litio e contribuisce così a un processo di produzione più efficiente. Infine, il carbonato di litio è utilizzato nella creazione di materiali in vetro resistenti e termicamente stabili, ottimizzando caratteristiche importanti quali la durata e la resistenza alla corrosione, rendendolo indispensabile in prodotti di uso quotidiano come gli smartphone.
