海水提鋰有進展！美國學者利用鋰電池電極提高海水中鋰濃度
時間:2020-07-17 16:41來源:財聯社 作者:齊林
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隨著電子產品和電動汽車的使用越來越廣，對鋰電池及其重要原材料——鋰的需求呈指數級增長。但陸地的鋰礦資源畢竟有限，不少科學家將目光轉向蘊含天量鋰資源的海洋。但海水中的鋰含量極低，海水提鋰難度很大，始終未能投入大規模應用。不過，美國學者最近一項成果，對于海外提鋰的推進具有重要的意義。
據估計，海水中擁有1800億噸鋰，而目前全球每年鋰的需求超16萬噸，即使未來十年內需求增長10倍，海水中的鋰資源供應亦是綽綽有余的。不過，海水中含鋰僅百萬分之二，而且與鈉、鎂等金屬共存，提取鋰的難度相當大。
斯坦佛大學一群學者近日在全球知名學術期刊《焦爾》(Joule)發表文章稱，他們利用鋰電池正負電極，成功提高了海水中鋰的濃度，從而使海外提鋰朝經濟性量產又向前推進了一步。
鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰離子電池中使用一個嵌入的鋰化合物作為一個電極材料，例如磷酸鋰鐵、鈷酸鋰等等。
突破性進展
若要提高海水中的鋰含量，可以通過將海水中的水（H2O）大部分蒸發，但這需要時間和大面積地塊，象曬鹽一樣提高鋰濃度。而斯坦佛的學者卻嘗試使用鋰離子電池電極直接從海水和鹵水中提取鋰，而不需要先將水蒸發。
在海水中，負電壓作用可使鋰離子吸附于電極，從而將鋰離子拉入電極中。但它同時會吸收化學性質類似的鈉，在海水中鈉含量大約是鋰的10萬倍。如果這兩種元素以同樣的速度進入電極，鈉幾乎完全擠掉了鋰。
斯坦佛的解決方案是：一是在電極上涂上一層薄薄的二氧化鈦，這樣更小的鋰離子可以更容易進入電極；二是不給電極施以恒定的負電壓，以負電壓、短暫關閉、正電壓、短暫關閉的方式循環，由于電極材料對鋰的親和力更強，這樣電極中可以吸收到更多的鋰。就這樣簡單的10個循環后，研究者就獲得了1：1的鋰與鈉。
不過，目前這種方案的經濟性尚不具備優勢，不足以與陸地開發鋰礦的成本相比。研究小組正選用其他原材料試驗能否降低提鋰成本。
(責任編輯：子蕊)
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