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随着全球对锂需求的剧增，传统提锂技术如硬岩开采和太阳能蒸发面临诸多弊端。研究人员开展了电化学提锂技术研究，聚焦电容去离子（CDI）、电渗析（ED）等技术。结果显示这些技术选择性高、环境影响小。这为可持续锂生产提供新途径。
在当今时代，电动汽车与可再生能源存储产业蓬勃发展，锂作为关键材料，其需求呈现爆发式增长。据估算，从 2015 年到 2050 年，全球锂消费量预计达到 511 万吨，这可能会耗尽当前陆地锂储量的三分之一。然而，传统的锂提取方法却问题重重。硬岩开采不仅能耗高，还会对环境造成极大破坏，产生大量化学废物，污染水源和土壤；太阳能蒸发虽利用自然能源，但耗时极长，且会造成水资源浪费和生态影响；地热卤水提取同样面临设备腐蚀、化学废物污染等难题。这些问题严重制约了锂的可持续供应，因此，寻找更高效、环保的锂提取技术迫在眉睫。
在此背景下，研究人员致力于探索新的提锂技术。他们聚焦于电化学提锂技术，涵盖电容去离子（CDI）、电渗析（ED）和电结晶等方法。这些研究成果具有重要意义，为可持续锂生产提供了新的方向，相关论文发表在《Desalination》上。
研究人员在此次研究中，运用了多种关键技术方法。在电化学技术方面，通过电渗析（ED）利用离子交换膜在电场作用下实现离子分离，还开发了选择性电渗析和双极膜电渗析以提升性能；电容去离子（CDI）则借助电极 - 溶液界面的电场存储离子，发展出流动电极电容去离子（FCDI）、膜电容去离子（MCDI）和混合电容去离子（HCDI）等改进技术；电结晶是通过控制电化学反应使离子在电极表面结晶。此外，还采用了反渗透（RO）、纳滤（NF）和超滤（UF）等膜分离技术进行预处理。
研究结果如下：
- 传统锂提取技术剖析：硬岩提取从锂矿石中获取锂，经多道复杂工序，会产生大量化学废物，能耗极高；太阳能蒸发是从卤水提取锂的常用方法，虽利用太阳能成本低，但耗时久且会产生化学废物，对环境有一定影响；地热卤水提取虽能从地热卤水中回收锂等金属，但面临设备腐蚀、化学废物污染和高能耗等问题。
- 直接锂提取（DLE）技术探索：DLE 技术是一种有前景的替代方案，包括吸附、机械蒸汽再压缩（MVR）、离子交换膜和电化学技术等。吸附技术利用特定吸附剂材料选择性提取锂；MVR 通过回收蒸汽热量减少能耗；离子交换膜在 ED 等技术中起关键作用；电化学技术利用电场实现锂离子选择性迁移和分离。
- 电化学技术深度研究：
- 电渗析（ED）：是利用离子交换膜和电场去除溶液中离子的膜过程，可选择性分离和浓缩离子，在锂提取方面有重要应用。其创新形式如离子液体膜电渗析（ILM - ED）能显著提高锂提取的选择性和效率。
- 电容去离子（CDI）：基于电极 - 溶液界面的电场存储离子，通过离子吸附和脱附过程实现离子去除和溶液净化，在锂提取方面有潜力。改进后的 FCDI、MCDI 和 HCDI 分别通过不同方式提升了 CDI 的性能。
- 电结晶：是通过电化学反应控制晶体形成的过程，在锂金属生产中具有重要应用，可精确控制锂晶体的形成和生长。
- 预处理技术作用：反渗透（RO）、纳滤（NF）和超滤（UF）等预处理技术在锂提取过程中起着重要作用。RO 通过高压使卤水通过半透膜浓缩锂；NF 能选择性分离锂与其他离子；UF 主要用于去除卤水中的悬浮固体和有机物，保护后续膜分离过程。
研究结论表明，电化学提锂技术相较于传统方法，具有更高的选择性、效率和可扩展性，尤其适用于处理高镁锂比的复杂卤水。创新材料的应用提高了系统的选择性和寿命，降低了运营成本，增强了可持续性。虽然目前仍面临能源消耗、膜污染和结垢等挑战，但通过不断研究和技术改进，电化学技术有望在未来可持续锂生产中发挥关键作用，助力全球能源转型和技术进步。这一研究成果为锂提取领域开辟了新道路，为解决锂资源供应难题提供了有效途径，推动了可持续能源发展。
