新兴技术可能有助于从新来源提取锂

　　

   

   

图:助理教授刘冲(右)和她的团队使用特殊的电极材料和薄膜从盐水中提取锂离子，而不需要使用苛刻的化学物质。    

图片来源:John Zich

随着越来越多的司机采用插电式混合动力和电动汽车，锂离子电池的需求将在未来十年继续爆炸。但是提取锂的过程既耗时又需要大量的化学物质，而且包括盐水和坚硬岩石在内的传统来源最终可能会枯竭。

科学家和工程师们现在正在寻找非传统的水源，包括石油和天然气生产的水，地热盐水，以及海水淡化的废弃盐水。但这些来源中含有多少锂，以及如何最好地提取锂，仍然是一个悬而未决的问题。

助理教授刘冲的团队现在有了答案。通过分析超过122000种非常规水源，她和她的团队发现，事实上，这些来源中有足够的锂，值得提取。

他们还发现，这些资源的组成——钠、镁、钾和钙的数量——可以影响一项新兴技术的提取性能，为提炼和优化它提供了关键的见解。

“我希望这些结果将鼓励其他人研究锂提取，特别是找到更好的材料，可以提高锂的选择性，”刘说。

 

找到正确的来源和材料
Liu和她的团队研究的技术是电化学夹层，这是一种高选择性的提取锂的方法，尚未在不同的水源中广泛研究。该方法使用电极材料或膜将离子从水源驱动到固体结构。插入过程将水从离子中剥离，锂离子结合到一个专门为它们设计的材料框架上。

但这些水源也含有质量和电荷与锂离子非常相似的离子，即钠、镁、钾和钙。该团队希望更好地了解这些离子网络如何影响锂的电化学插层选择性。

他们发现，钠在材料框架内作为存储地点的竞争对手，而镁和钙可以影响锂的电荷转移，影响材料的最终选择性。

“这表明电化学插层方法的关键挑战是如何提高锂对钠的选择性，”刘说。“我们表明，这是科学家今后应该考虑的主要问题。”

Liu希望这些结果能激励科学家和工程师们去寻找能够提高锂选择性的材料，她和她的团队也在研究这方面的材料。

“我们已经更好地定义了操场，现在更多的人可以加入并研究锂提取，”她说。