海水提鋰有進(jìn)展！美國(guó)學(xué)者利用鋰電池電極提高海水中鋰濃度
時(shí)間:2020-07-17 16:41來(lái)源:財(cái)聯(lián)社 作者:齊林
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隨著電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車的使用越來(lái)越廣，對(duì)鋰電池及其重要原材料——鋰的需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。但陸地的鋰礦資源畢竟有限，不少科學(xué)家將目光轉(zhuǎn)向蘊(yùn)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(guī)模應(yīng)用。不過(guò)，美國(guó)學(xué)者最近一項(xiàng)成果，對(duì)于海外提鋰的推進(jìn)具有重要的意義。
據(jù)估計(jì)，海水中擁有1800億噸鋰，而目前全球每年鋰的需求超16萬(wàn)噸，即使未來(lái)十年內(nèi)需求增長(zhǎng)10倍，海水中的鋰資源供應(yīng)亦是綽綽有余的。不過(guò)，海水中含鋰僅百萬(wàn)分之二，而且與鈉、鎂等金屬共存，提取鋰的難度相當(dāng)大。
斯坦佛大學(xué)一群學(xué)者近日在全球知名學(xué)術(shù)期刊《焦?fàn)枴?Joule)發(fā)表文章稱，他們利用鋰電池正負(fù)電極，成功提高了海水中鋰的濃度，從而使海外提鋰朝經(jīng)濟(jì)性量產(chǎn)又向前推進(jìn)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(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。鋰離子電池中使用一個(gè)嵌入的鋰化合物作為一個(gè)電極材料，例如磷酸鋰鐵、鈷酸鋰等等。
突破性進(jìn)展
若要提高海水中的鋰含量，可以通過(guò)將海水中的水（H2O）大部分蒸發(fā)，但這需要時(shí)間和大面積地塊，象曬鹽一樣提高鋰濃度。而斯坦佛的學(xué)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(fā)。
在海水中，負(fù)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(shí)會(huì)吸收化學(xué)性質(zhì)類似的鈉，在海水中鈉含量大約是鋰的10萬(wàn)倍。如果這兩種元素以同樣的速度進(jìn)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(jìn)入電極；二是不給電極施以恒定的負(fù)電壓，以負(fù)電壓、短暫關(guān)閉、正電壓、短暫關(guān)閉的方式循環(huán)，由于電極材料對(duì)鋰的親和力更強(qiáng)，這樣電極中可以吸收到更多的鋰。就這樣簡(jiǎn)單的10個(gè)循環(huán)后，研究者就獲得了1：1的鋰與鈉。
不過(guò)，目前這種方案的經(jīng)濟(jì)性尚不具備優(yōu)勢(shì)，不足以與陸地開(kāi)發(fā)鋰礦的成本相比。研究小組正選用其他原材料試驗(yàn)?zāi)芊窠档吞徜嚦杀尽?br />
(責(zé)任編輯：子蕊)
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