科学家研发新方法从海水提炼出高纯度锂 5美元就能产1公斤

2021-06-09 08:18:25来源：财联社

近年来，随着锂电池的兴起，以及到2050年实现零碳排放的竞赛日益激烈，交通运输不得不加紧电气化，对锂的需求也与日俱增。专家们普遍认为，锂将在未来30年成为更有价值的资产。

然而，与铀等其他金属一样，陆地上的锂储量远不如海洋中那么多。根据沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的一项研究，海水中所含的锂量大约是陆地上的5000倍。科学家们还研发出了一种新方法，可以用极具成本效益的方法，从海水提炼出高纯度锂，并产生氢气、氯气和淡水等附加产物。

这一研究成果已在《能源与环境科学》杂志发表。这一过程依赖于一个电化电池，其内含由锂镧钛氧化物(lithium lanthanum titanium oxide，LLTO)制成的陶瓷膜，其孔隙宽度刚好能让锂离子通过，同时阻挡更大的金属离子。开发该电池的研究员ZhenLi博士表示，“LLTO膜以前从未被用于提取和浓缩锂离子。”

据了解，电化电池本身包含三个隔间，海水流入中央的隔间后，其中正锂离子穿过LLTO膜，进入含有缓冲溶液和涂有铂和钌的铜阴极的侧隔间。与此同时，负离子通过标准阴离子交换膜离开中央隔间，进入含有氯化钠溶液和铂-钌阳极的第三个隔间。

当施加电流时，电池会在阴极产生氢气，阳极产生氯气，这会促使锂穿过LLTO细胞膜，堆积在侧边隔间。事实上，尽管锂在海洋中的储量很高，但它的浓度却极低，约为百万分之0.2(ppm)。

实验发现，经过5次20小时的处理后，锂浓度将增至9,000ppm，接下来研究人员通过调整溶液的酸碱值、离心分离、漂洗和干燥，得到纯度为99.94%的磷酸锂粉末，符合电池级磷酸锂的标准。

根据研究小组的说法，用这种方法生产一公斤锂(大约76.3千瓦时)所需的电力将花费大约5美元。另外，每公斤锂将额外产生0.87公斤氢气和31.12公斤氯气。以2020年的价格计算，仅这些副产品的售价就可能在6.90美元至11.70美元之间。

另一个好处是，经过这一过程的海水，总盐浓度低于百万分之五百。根据研究人员的说法，“这意味着在锂捕获后，剩余的水可以作为淡水处理。因此，该工艺也有可能与海水淡化相结合，从而进一步提高其经济可行性。”

随着全球各国都在寻求加速脱碳，锂需求十分紧张。惠誉(Fitch Solutions)先前估计，今明两年锂价将续涨。该机构预测，中国的99.5%碳酸锂2021年均价将为每吨13450美元，2022年续升至15025美元，而在2020年仅为6375美元;中国的56.5%单水氢氧化锂2021年均价将为每吨11950美元，2022年为14300美元，而在2020年仅为7290美元。

标签：锂能源

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