海水提锂有进展,美国学者利用锂电池电极提高海水中锂浓度

海水提锂有进展,美国学者利用锂电池电极提高海水中锂浓度
2020年07月14日 17:05 界面新闻

原标题:海水提锂有进展,美国学者利用锂电池电极提高海水中锂浓度 来源:财联社

随着电子产品和电动汽车的使用越来越广,对锂电池及其重要原材料——锂的需求呈指数级增长。但陆地的锂矿资源毕竟有限,不少科学家将目光转向蕴含天量锂资源的海洋。但海水中的锂含量极低,海水提锂难度很大,始终未能投入大规模应用。不过,美国学者最近一项成果,对于海外提锂的推进具有重要的意义。

据估计,海水中拥有1800亿吨锂,而目前全球每年锂的需求超16万吨,即使未来十年内需求增长10倍,海水中的锂资源供应亦是绰绰有余的。不过,海水中含锂仅百万分之二,而且与钠、镁等金属共存,提取锂的难度相当大。

斯坦佛大学一群学者近日在全球知名学术期刊《焦尔》(Joule)发表文章称,他们利用锂电池正负电极,成功提高了海水中锂的浓度,从而使海外提锂朝经济性量产又向前推进了一步。

锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池中使用一个嵌入的锂化合物作为一个电极材料,例如磷酸锂铁、钴酸锂等等。

突破性进展

若要提高海水中的锂含量,可以通过将海水中的水(H2O)大部分蒸发,但这需要时间和大面积地块,象晒盐一样提高锂浓度。而斯坦佛的学者却尝试使用锂离子电池电极直接从海水和卤水中提取锂,而不需要先将水蒸发。

在海水中,负电压作用可使锂离子吸附于电极,从而将锂离子拉入电极中。但它同时会吸收化学性质类似的钠,在海水中钠含量大约是锂的10万倍。如果这两种元素以同样的速度进入电极,钠几乎完全挤掉了锂。

斯坦佛的解决方案是:一是在电极上涂上一层薄薄的二氧化钛,这样更小的锂离子可以更容易进入电极;二是不给电极施以恒定的负电压,以负电压、短暂关闭、正电压、短暂关闭的方式循环,由于电极材料对锂的亲和力更强,这样电极中可以吸收到更多的锂。就这样简单的10个循环后,研究者就获得了1:1的锂与钠。

不过,目前这种方案的经济性尚不具备优势,不足以与陆地开发锂矿的成本相比。研究小组正选用其他原材料试验能否降低提锂成本。

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