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 Lisa Biswal 和 Haotian Wang 研究團隊開發(fā)了一種新型電化學反應器，能夠從天然鹽水溶液（例如鹽湖鹵水）中實現(xiàn)高效提鋰。
研究團隊表示，這種方法不僅實現(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《美國國家科學院院刊》（IT之家附 DOI:10.1073 / pnas.2410033121）。
據(jù)介紹，萊斯工程團隊通過一種新穎的三室電化學反應器解決了提鋰工作中面臨的多項挑戰(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，這種新的化學反應器具有一個中間室，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，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
第一作者、Biswal 實驗室的研究生 Yuge Feng 表示，“我們的方法不僅實現(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)境風險，我們創(chuàng)造的反應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，這種新型反應器設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一步優(yōu)化反應器。
“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”，化學與生物分子工程副教授 Haotian Wang 表示，“這種反應器證明了將基礎科學與工程創(chuàng)新相結(jié)合以解決現(xiàn)實世界問題的潛力?！?/p>