IT之家 11 月 16 日消息，鋰是電動汽車電池的關(guān)鍵成分，但傳統(tǒng)的鋰提取方法面臨著諸多挑戰(zhàn)，例如高耗低能，而且還難以將鋰與其他元素（鈉、鉀、鎂和鈣等）分離。
英國萊斯大學(xué) Lisa Biswal 和 Haotian Wang 研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型電化學(xué)反應(yīng)器，能夠從天然鹽水溶液（例如鹽湖鹵水）中實(shí)現(xiàn)高效提鋰。
研究團(tuán)隊(duì)表示，這種方法不僅實(shí)現(xiàn)了 97.5% 的高純度鋰提取，還大大降低了傳統(tǒng)提取方法帶來的環(huán)境風(fēng)險。相關(guān)論文已于 11 月 11 日發(fā)表在最新一期《美國國家科學(xué)院院刊》（IT之家附 DOI:10.1073 / pnas.2410033121）。
據(jù)介紹，萊斯工程團(tuán)隊(duì)通過一種新穎的三室電化學(xué)反應(yīng)器解決了提鋰工作中面臨的多項(xiàng)挑戰(zhàn)，并順利提高了從鹽水中提取鋰的選擇性和效率。
與傳統(tǒng)方法不同，這種新的化學(xué)反應(yīng)器具有一個中間室，其中包含一種多孔固體電解質(zhì)，從而規(guī)避不必要的離子反應(yīng)，并最大限度地減少氯氣等有害副產(chǎn)物的生成。
其中，最關(guān)鍵的部件就是電解槽一側(cè)的特殊鋰離子導(dǎo)電玻璃陶瓷 (LICGC) 膜。這種膜能夠選擇性地允許鋰離子通過，同時阻止其他離子，從而顯著減少了其他離子（如鉀、鎂和鈣）的干擾。
▲ 從左到右 Yuge Feng、Lisa Biswal 和 Yoon Park，圖源：萊斯大學(xué)
第一作者、Biswal 實(shí)驗(yàn)室的研究生 Yuge Feng 表示，“我們的方法不僅實(shí)現(xiàn)了高純度提鋰，而且還削弱了傳統(tǒng)提鋰方法所產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險，我們創(chuàng)造的反應(yīng)器能夠最大限度地減少副產(chǎn)物的形成并提高鋰的選擇性?！?/p>
當(dāng)然，他們?nèi)〉昧朔浅＠硐氲某晒?，包?97.5% 的鋰純度。這意味著該裝置可有效地從鹽水中分離鋰和其他離子，對于生產(chǎn)用于電動汽車動力電池的高質(zhì)量氫氧化鋰材料非常重要。此外，這種新型反應(yīng)器設(shè)計也顯著減少了氯氣的產(chǎn)生，從而使該過程更安全、更環(huán)保。
▲ Haotian Wang
除此之外，研究小組還觀察到，不同于鉀、鎂或鈣，鈉離子傾向于積聚在 LICGC 膜表面。最終會阻礙鋰的傳輸并導(dǎo)致?lián)p耗提升，因此可能會影響鋰的提取效率，但研究人員已經(jīng)確定了緩解這一問題的策略，例如降低電流水平，他們建議在表面添加涂層或電流脈沖以進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)器。
“我們的領(lǐng)域長期以來一直面臨提鋰效率低下和環(huán)境污染的問題”，化學(xué)與生物分子工程副教授 Haotian Wang 表示，“這種反應(yīng)器證明了將基礎(chǔ)科學(xué)與工程創(chuàng)新相結(jié)合以解決現(xiàn)實(shí)世界問題的潛力?！?/p>