[원소주기율표] A periodic table of the elements 리튬

 

[Li] 원소기호 3번 Lithium 입니다 알칼리 성분의 금속원소로 수소와 같은 1족입니다.  1족 원소에는 리튬과 나트륨 칼륨 루비듐 세슘 프랑슘 (총 6원소)등이 있는데 수소를 빼면 모두 알칼리 금속입니다. 반응성이 큰 물질이라 원래의 성분으로는 존재가 어려워 화합물 형태로 존재하며 모든 알칼리 금속은 최외각 전자를 s 오비탈에 가지고 있습니다. 

 

 

 

 

비교적 무른 금속이라 칼로 쉽게 자를 수 있고 잘린 표면은 수분 및 산소와 결합하여 빠르게 변색합니다. 리튬같은 경우엔 공기중의 질소와도 반응합니다. 따라서 반응성을 낮추기 위해 기름속에 저장을 합니다. 

 

리튬의 녹는점은 섭씨 180.5도 끓는 점은 1330도로 남미의 염호와 암염에 많이 존재해서 얼마전 국내의 업체가 남미에서 어마무시한 매장량의 호수를 개발했다고 호재가 뜨기도 했습니다. 불꽃은 붉은색이며 리튬-이온 전지로 많이 소개되고 전기차 배터리 항공기의 부품으로 합금타입으로 개발되며 우울한 사람들을 위해 항우울제에도 들어간다고 합니다.

 

우주에서는 수소 헬륨과 함께 많이 생성되었을 걸로 추정되는 물질이지만 핵이 안정되지 않아 대부분 파괴되어 우주 전체의 비율에서는 0.002~0.007 프로라 거의 없다고 보면 됩니다. 리튬 가격이 높은 것도 매장량이 이제 바닥을 들어내기 시작했는데 수요는 폭발적으로 증가하기 때문입니다. 회수 가능한 리튬의 양은 3,500만톤 정도인데 육지의 리튬에 비해 바다에서는 2,300억톤의 리튬이 존재한다고 하지만 바닷물에 녹아 있어 이를 증발시켜 얻어내기엔 경제적으로 맞지 않아 먼 훗날의 이야기가 될 것 같습니다.  가장 대표적인 매장지로는 살라르 데 유니니 소금 사막으로 매장량의 절반이 이곳에 존재합니다 

 

 

 

리튬은 금속 원소중에서는 가장 가벼운 원소로 물에도 뜰 수 있으며 가벼운 성질 및 쉽게 자를 수 있어 2차 전지의 핵심원료가 되었습니다. 알루미늄 마그네슘과의 합금은 강도가 좋아 비행기 제작에도 사용됩니다.

 

주요 가공처는 한국 중국 일본이며 세계 수요량의 90프로를 3국에서 생산후 전 세계로 퍼져나갑니다. 리튬의 용도는 너무나 다양한데 2차 세계 대전에서는 항공기의 고온 윤활제로 냉전시대에는 핵융합 무기 제조용(수소폭탄)으로 도자기 유약과 알미늄 제련 융제(Flux) 항공기 제작용 수분 제거제, 로켓에서는 추진제 첨가물, 그리고 최근에는 가장 대표적인 리튬 전지의 양극물질로 사용되며 휴대용 기기의 대부분이 리튬 이온 전지라고 해도 과언이 아닙니다.   또한 매장량 대비 수요가 많기 때문에 향후 자원 전쟁을 일으킬 가장 대표적인 광물이라고 합니다. 

 

리튬이온  배터리의 기본 4대 요소는 양극제 /음극제 /분리막 /전해질이며 양극재엔 전기를 만들어내는 리튬이 가득차며 양극재는 리튬과 금속 성분의 조합으로 구성됩니다. 니켈 코발트 알루미늄 3총사가 NCA 이며 니켈 코발트 망간이 NCM 입니다.  알미늄은 망간보다는 높은 기술력을 요하며 양극재가 전체 배터리 원가의 50프로를 차지하고 있어 원가 경쟁력 확보가 필요한 부품입니다. 

 

향후 도시광산에서 채굴되거나 재활용이 가장 많은 광물이 리튬이기도 한데 전기 전자제품 배터리 자동차에서 얼마만큼 많은 리튬을 추출해 내느냐에 따라 미래의 승자가 결정될 수도 있습니다. 1톤에서 나오는 재활용 금속이 금 400그램 은 3킬로 주석 13킬로 니켈 16킬로 리튬 5킬로라고 합니다. 현재 국내에서도 도시광산으로 성공하는 업체들이 속속 출현하고 있기 때문에 미래 전망도 밝은 편입니다.