综述：太阳能驱动盐湖提锂技术：材料、机制与前景

本综述系统阐述了太阳能驱动光热界面蒸发（PTIE）技术在盐湖提锂领域的最新进展，重点剖析了其两大核心机制——浓度效应与选择性分离（LIS），并深入探讨了高性能锂吸附材料（如LMO、LTO）、离子传输调控策略及系统结构优化方案，为开发绿色、低能耗的锂资源可持续回收技术提供了重要理论指导与前瞻性展望。

　　

Introduction

锂被誉为21世纪的“白色石油”，在锂离子电池、电动汽车和可再生能源存储系统中扮演着不可替代的角色。根据国际能源署报告，为实现2050年净零排放目标，全球锂需求预计到2040年将增长九倍。目前，全球锂资源的66%储存于盐湖卤水和海水中，但盐湖卤水中高浓度的Mg²⁺/Li⁺比率以及海水中极低的锂浓度（0.180 ppm）对高效选择性提锂提出了巨大挑战。因此，开发绿色可持续的提锂技术至关重要。

Mechanism of solar-driven lithium extraction technology

太阳能驱动锂提取技术是一种环保低能耗方法，其核心机制在于太阳能驱动能量转换与质量传输的协同作用。光热材料吸收太阳辐射并将其转化为热能，引发局部水分蒸发，从而产生浓度梯度，驱动离子迁移。该技术主要依赖两种核心机制：浓度效应和选择性分离。浓度效应通过界面蒸发富集锂离子，而选择性分离则借助高选择性吸附材料（如锂离子筛，LIS）从复杂卤水中特异性捕获锂离子。

Materials for Lithium Ion Extraction

当前锂吸附材料研究主要集中于三类：无机金属基吸附剂、有机吸附剂和金属有机框架（MOFs）。代表性无机吸附剂包括锂铝层状双氢氧化物（Li/Al-LDHs）、钛酸锂（LTO）、锰酸锂（LMO）及矿物基吸附材料。这些材料通过层间嵌入机制或离子筛效应实现锂离子选择性吸附。有机吸附剂如冠醚和离子印迹聚合物则通过分子识别实现高效分离。MOFs材料凭借其可调孔径与表面化学特性，在锂离子选择性捕获方面展现出巨大潜力。

Structure Design for efficiency mass transform

太阳能驱动锂提取技术的结构设计优化通过整合材料特性与几何结构的协同效应，实现锂离子和水分子传输的高效管理。其核心在于利用光热材料的能量转换能力驱动蒸发过程，并通过空间结构设计控制离子迁移路径与富集机制，最终形成高效、稳定的锂提取系统。多孔结构设计利用毛细作用实现定向输水，而存储层设计与压力驱动机制有助于避免浓度极化现象。

Challenges and Limitations

尽管太阳能驱动锂提取技术取得显著进展，该领域仍面临诸多挑战。能量效率瓶颈、系统规模化经济性评估以及材料长期耐久性是制约其实际应用的核心问题。此外，复杂卤水成分（如高镁锂比）对吸附材料选择性及稳定性提出了更高要求。当前研究缺乏对光热过程与离子传输耦合机制的全面理论指导，以及针对实际盐湖环境的系统性优化策略。

Future Directions and Perspectives

未来研究应聚焦于开发低成本复合光热材料，探索抗盐与吸附双功能界面设计，同时关注系统能量回收与集成优化。通过跨学科合作推动材料创新与结构设计，有望实现太阳能驱动锂提取技术在低品位盐湖及海水提锂中的规模化应用，最终为可持续锂资源供应提供技术保障。

CRediT authorship contribution statement

Zhimiao Lu: 文稿撰写与修改。 Lei Miao: 文稿审阅与编辑。 Jianhua Zhou: 验证与监督。 Xiaoyang Wang: 资源与项目管理。 Fan Zhang: 方法与调研。 Yitong Wang: 资金获取与形式分析。 Hongxia Luo: 数据整理与概念化。 Xiaojiang Mu: 文稿审阅与撰写。

Declaration of Competing Interest

无利益冲突声明。

Acknowledgments

本研究得到广西自然科学基金（2025GXNSFAA069296）、国家自然科学基金（52173094, U21A2054）、广西青年精英科学家资助计划（GXYESS2025223）、广西高校中青年教师科研能力提升项目（2025KY0030）及桂林市科技计划（20220110-1）支持。