Nature重磅：低品位卤水锂提取技术！
Nature重磅：低品位卤水锂提取技术！
锂作为电池工业的重要材料，因其优越的能量密度和稳定性，在支持电动车与可再生能源储能系统方面发挥了关键作用。然而，传统锂提取方式依赖于硬岩矿石和高品位卤水资源，不仅能耗高、碳排放大，还导致地下水枯竭和生态环境破坏。随着锂需求的不断增长和储量的日益紧张，开发从低品位卤水中提取锂的高效技术成为解决这一问题的关键。
研究背景
低品位卤水资源分布广泛，涵盖沉积水、地热流体、油田产出水和海水，为锂供应多样化提供了潜力。然而，这些资源中的锂浓度较低，镁锂比高，给提取带来了挑战。因此，开发高效、环保的提锂技术具有重要意义。
主要技术路线
沉淀法
沉淀法是传统的提锂方法，通过添加沉淀剂使锂形成沉淀，从而实现分离。这种方法操作简单，但选择性较差，容易产生杂质。
溶剂萃取
溶剂萃取法利用有机溶剂对锂的选择性溶解，实现锂与其他离子的分离。这种方法具有较高的选择性和收率，但需要解决溶剂损耗和再生问题。
吸附法
吸附法利用特定材料对锂的吸附能力，实现锂的富集。这种方法操作简单，选择性高，但需要解决吸附剂的再生和稳定性问题。
膜分离
膜分离技术通过选择性透过膜实现锂的分离。这种方法具有较高的选择性和收率，但需要解决膜的稳定性、成本和规模化生产问题。
电化学分离
电化学分离技术通过电场作用实现锂的分离。这种方法具有较高的选择性和收率，但需要解决能耗和设备成本问题。
技术优势
资源广泛性：低品位卤水资源分布广泛，涵盖沉积水、地热流体、油田产出水和海水，为锂供应多样化提供了潜力。
多样化提取技术：从传统沉淀法到先进的电化学分离，各种技术均展现出在高镁锂比和低浓度锂溶液中的应用潜力。
环境友好性：技术的发展使提锂过程中减少水资源浪费和盐碱化污染成为可能，为绿色提锂提供了可能性。
未来展望：提出通过跨领域合作和技术集成优化提锂流程，为低品位卤水资源开发提供了实际指导。
图片解析
图1：全球主要锂资源分布与提取结果总结
图中展示了不同水体中锂浓度和镁锂比的分布情况，以及各类提锂技术的实验数据。结果表明，低品位卤水资源丰富，但需针对性优化技术。
图2：溶剂萃取与吸附技术机制解析
(a) TBP-FeCl₃二元协同萃取系统原理。(b) 吸附剂Li/Al-LDH的层状结构和锂提取机制。(c) 吸附剂在循环使用中的稳定性增强方法，包括表面涂层和异质原子掺杂。
图3：基于膜的分离技术示意
(a) 纳滤膜中Donnan排斥效应阻隔镁离子。(b) 电驱动下的锂固态电解质膜分离原理。(c) 在海水条件下的锂浓度提升实验结果，展现了技术的高效性。
图4：电化学法锂提取系统
(a) 单腔和双腔系统示意图。(b) 不同电极材料的工作电位与析氢/氧电位对比。(c) LiFePO₄和LiMn₂O₄电极材料的晶体结构及其锂提取容量。
图5：提锂的基本原理总结
该图以能量图形式总结了锂提取的驱动力，包括脱水能、扩散性和晶格能的差异，指出未来可通过优化这些因素进一步提升锂提取的选择性和效率。
展望
综述表明，从低品位卤水中提取锂不仅能够缓解锂资源短缺问题，还为绿色低碳的锂生产模式提供了可能。未来需要在分离材料设计、能源利用和工艺优化上继续深入研究，以实现技术的商业化推广和更大范围的应用。
本文原文来自Nature期刊，DOI: 10.1038/s41586-024-08117-1