蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，斯坦福大學（Stanford University）研究人員開發(fā)出一項新技術(shù)，可以從鹽水中提取鋰，其成本估計不到目前主流提取方法的40%，僅為鋰當前市場價格的四分之一。在期刊《Matter》上發(fā)表的論文表明，這項新技術(shù)在水、化學品和土地利用方面，也將比當前技術(shù)更加可靠和可持續(xù)。

（圖片來源：sciencedirect.com）

傳統(tǒng)上，鋰是從開采的巖石中提取的，這種方法比鹽水提取的成本更高、更耗能，而且需要使用有毒化學品。因此，現(xiàn)在鋰提取的主要方法已轉(zhuǎn)向蒸發(fā)鹽湖鹽水，當然這仍需要付出高昂的財務和環(huán)境成本。另外，這種方法嚴重依賴特定的氣候條件，限制了具有商業(yè)價值的鹽湖數(shù)量，影響鋰行業(yè)滿足日益增長的需求。

這項新研究報告了使用“氧化還原偶電透析（RCE）”新方法的結(jié)果，以及成本估算。該研究的資深作者、工程學院材料科學與工程教授Yi Cui表示：“這種方法具有效率和成本方面的優(yōu)勢。這使其成為當前提取技術(shù)的有前景替代方案，并可能改變鋰供應鏈?！?/p>

該團隊的新方法是利用電力，將鋰通過固態(tài)電解質(zhì)膜從鋰濃度較低的水中轉(zhuǎn)移到濃度更高、高純度的溶液中。系列電芯中的每一個都可以提高鋰濃度，使最終溶液易于進行化學分離。這種方法的耗電量不到目前鹽水提取技術(shù)所需電量的10%，鋰選擇性幾乎達到100%，因此非常有效。

這項研究的共同主要作者、Cui實驗室前博士后研究員、現(xiàn)為中國西安交通大學教員的Rong Xu表示：“這種方法比傳統(tǒng)的鋰提取技術(shù)更具優(yōu)勢，提高了其在環(huán)保和低成本鋰生產(chǎn)的可行性。最終，我們希望這種方法能夠明顯推進電氣化交通和儲存可再生能源的能力。”

成本和環(huán)境效益

該研究包括一項簡短的技術(shù)經(jīng)濟分析，以比較當前鋰提取與RCE方法的成本。預計新方法成本相對較低，這主要是因為它消除了對大型太陽能蒸發(fā)池的需求，從而降低了建造和維護成本。新方法使用的電力、水和化學制劑明顯減少，除了可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢，這進一步降低了成本。因為避免像傳統(tǒng)方那樣大量使用土地和消耗水，RCE方法還減少了鋰生產(chǎn)的生態(tài)足跡。

RCE方法適用于各種鹽水，包括鋰、鈉和鉀濃度不同的鹽水。研究實驗表明，新技術(shù)可以從例如石油生產(chǎn)廢水中提取鋰。它有潛力用于從海水中提取鋰（海水的鋰濃度低于鹽水）。目前，通過傳統(tǒng)方法從海水中提取鋰在商業(yè)上是不可行的。

斯坦福大學博士后學者Ge Zhang表示：“迄今為止，主要的競爭技術(shù)都存在明顯的缺點，比如無法連續(xù)運行、能源成本高，或者效率相對較低。這種方法似乎沒有這些缺點，它可以持續(xù)運營，將有助于提供更可靠的鋰供應?！?/p>

展望未來

RCE方法的可擴展性也令人鼓舞。在設備規(guī)模增加了四倍的實驗中，RCE方法仍然表現(xiàn)良好，能源效率和鋰選擇性保持在很高的水平。Cui表示：“這表明該方法可以應用于工業(yè)規(guī)模，由此成為當前提取技術(shù)的可行替代方案。”

然而，該研究強調(diào)了一些有待進一步探討的領域。研究人員對這種方法進行了兩個版本的實驗。其中一種方法提取鋰的速度更快，耗電量也更多。另一種方法速度更慢，用電量更少。與快速提取相比，較慢的提取方法成本更低、膜更穩(wěn)定，可以連續(xù)、長時間地提取鋰。而在高電流密度和更快的水流下，薄膜發(fā)生降解，導致效率逐漸降低。盡管這在較慢的提取實驗中并不明顯，但研究人員希望優(yōu)化其設備設計，以實現(xiàn)更快的提取速度。他們已經(jīng)在測試其他有前景的薄膜材料。

此外，研究人員在這項研究中并未證明其可以從海水中提取鋰。Zhang表示：“原則上，這種方法也適用于海水，但這種薄膜在海水中可能存在穩(wěn)定性問題?！?/p>

盡管如此，該團隊仍然非常樂觀。Xu表示：“隨著研究的深入，我們認為這種方法很快就能從實驗室轉(zhuǎn)向大規(guī)模的工業(yè)應用。”

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