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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

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年12月30日  

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上升。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,關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上升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,而且和鈉、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。


鋰電池是一種充電電池,它重要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰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,但這要時間和大面積地塊,象曬鹽相同提高鋰濃度。而斯坦佛的學者卻嘗試使用鋰電池電極直接從海水和鹵水中提取鋰,而不要先將水蒸發。


在海水中,負電壓用途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。假如這兩種元素以同樣的速度進入電極,鈉幾乎完全擠掉了鋰。


斯坦佛的解決方法是: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的鋰和鈉。


不過,目前這種方法的經濟性尚不具備優勢,不足以和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。

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