南京大學(xué)發(fā)明海水中提取金屬鋰技術(shù)

近日，南京大學(xué)的研究團(tuán)隊發(fā)明了從海水中提取金屬鋰技術(shù)。該校何平教授和周豪慎教授提出一種以太陽能為驅(qū)動能，基于組合電解液思路和離子選擇性固體薄膜的恒流電解技術(shù)，成功實現(xiàn)從海水中提取金屬鋰單質(zhì)。該技術(shù)的問世為海洋鋰資源開發(fā)和太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化存儲開辟了全新的道路。
　　隨著電動汽車及便攜式電子設(shè)備的普及，鋰電池市場的規(guī)模大幅增長，預(yù)計未來30年將消耗目前全球可開采鋰儲量的1/3，這將導(dǎo)致未來鋰資源供給不足的問題。目前全球可開采鋰儲量均來自于礦石和鹵水，共計約1400萬噸。相較于陸地上礦石和鹵水中有限的鋰資源，海水中儲有2300億噸的鋰資源，是目前全球可開采鋰資源總量的16000倍。因此，如果實現(xiàn)從海水中簡便、可控和清潔提取鋰，人類將獲得幾乎取之不盡用之不竭的鋰資源。
　　盡管海水中含有極為豐富的鋰資源，但是海水中的鋰濃度很低，這就導(dǎo)致了很難從海水中提取鋰。研究人員提出了很多解決方案，其中包括了吸附法和電滲析法。吸附法是通過一些氫化金屬氧化物以氫離子和鋰離子的交換機(jī)制實現(xiàn)從海水中吸附鋰元素。電滲析法是通過外加電場促使海水中的陰陽離子定向移動，再通過選擇性透過膜實現(xiàn)鋰離子的富集?，F(xiàn)有的海水提鋰技術(shù)提取速率慢且不易調(diào)控，得到的初次提取物需要進(jìn)一步處理才能獲得金屬鋰或純凈的鋰化合物。因此，現(xiàn)有的海水提鋰技術(shù)可能無法滿足未來諸如鋰-硫電池和鋰-空氣電池在內(nèi)的新型鋰電池技術(shù)對鋰資源的大量需求。
　　近日，該研究團(tuán)隊將組合電解液的策略應(yīng)用于海水提取金屬鋰技術(shù)中。該團(tuán)隊設(shè)計的組合電解液由陰極區(qū)和陽極區(qū)組合而成。陰極區(qū)為氬氣氣氛保護(hù)的鋰離子有機(jī)電解液，以浸入電解液的銅箔為陰極;陽極區(qū)以海水為工作電解液，以Ru@ Super P催化電極為陽極。使用鋰離子固態(tài)電解質(zhì)陶瓷膜作為鋰離子選擇性透過膜，分隔開陰極區(qū)和陽極區(qū)，該陶瓷膜僅允許鋰離子通過。采用自行設(shè)計的微型可調(diào)諧太陽能板恒流電源向陰極和陽極之間施加恒定電流，使陽極區(qū)海水中的鋰離子源源不斷的通過固體陶瓷膜，在陰極銅片表面還原生成金屬鋰單質(zhì)，成功實現(xiàn)從海水中提取金屬鋰單質(zhì)。