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小纤维大作用!吊绳带来革命性锂提取新工艺:可将效率提高20倍

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-09-25 10:02:50

最近,普林斯顿大学研究人员取得的一项突破有可能彻底改变电池行业并推动清洁能源转型。这种创新的锂提取方法估计可以让操作所需的土地面积减少达90%以上,并且可以将蒸发过程加速20倍以上,同时还减少了锂生产对环境的影响。

随着新能源汽车、储能、消费电子等行业的快速发展,锂被广泛应用于动力电池的正负极材料、电解液等重要组件中。由于短期内没有经济可行的替代品,锂的产量和需求被推至新高,成为了名副其实的“白色石油”。

锂离子电池虽然是绿色未来的重要元素,但电池的重要原料“锂”,开采过程却会带来环境影响,盐水提锂也需要大量的土地面积和时间,占地数十平方公里,通常需要一年多的时间才能开始生产锂矿,如今美国普林斯顿大学开发的提取技术,不仅能加速还可以缩小所需面积。

盐水提锂新工艺

虽然锂可以在坚硬的矿石中找到,但它更多地是从含盐量很高(又称盐水)的地下水中提取。由于采用了新的串联式提取技术,锂的提取工作很快就能变得更快、更环保。目前,富含锂的盐水必须被泵送到位于地表的人工池塘中,在那里放置几个月到几年不等。在此期间,水本身会蒸发到大气中,留下浓缩的盐分。然后从这些盐中提取锂。

小纤维大作用!吊绳带来革命性锂提取新工艺:可将效率提高20倍

除了耗时长之外,这个过程还需要大量土地来建造大型蒸发池。此外,为了使如此大规模的开采在经济上可行,大部分开采必须位于拥有大量地下卤水锂矿藏的少数几个地方。这些地方还必须拥有促进蒸发的干旱气候。

小纤维大作用!吊绳带来革命性锂提取新工艺:可将效率提高20倍

内华达州传统的卤水蒸发池

考虑到这些缺点,普林斯顿大学的 Z. Jason Ren 教授及其同事设计了一种新的锂提取工艺。该方法可在不到一个月的时间内提取出可用的锂,占地面积约为池塘的 10%,值得在存在少量锂盐水的各种地点使用。

该技术采用廉价的纤维素纤维缠绕而成的绳索。每根多孔纤维都有一个亲水(吸水)核心,周围是疏水(拒水)表面。这些纤维绳的阵列悬挂在充满盐水的水库上,每根纤维绳的底端都浸入盐水中。毛细作用会将液体吸入串的纤维核心,而这些纤维的表面则会将液体推向空气中,使其含水量迅速蒸发。

因此,每根线绳最终都覆盖着氯化锂和氯化钠晶体,可以用手采摘。幸运的是,锂和钠并没有混合在一起。由于锂盐的溶解度很高,它们会在每串晶体的顶部结晶,而溶解度较低的钠盐(也有用)则会在底部结晶。

小纤维大作用!吊绳带来革命性锂提取新工艺:可将效率提高20倍

研究生杨美琪在检查其中一根锂提取串

可将效率提高20倍

团队研发的绳串技术更加紧凑,并且可以更快地开始生产。不过技术要跨出实验室、扩展到工业规模还需要做更多的工作,但团队预估,可以减少90%以上的所需土地面积,并且可以将蒸发过程加速20倍以上,与传统蒸发池相比,可以在不到一个月的时间内获得初步的锂收获。

科学家们已经展示了 100 根串的设置,目前正在努力提高这项技术的效率。他们还成立了一家分拆公司--PureLi Inc,将这项技术商业化。

小纤维大作用!吊绳带来革命性锂提取新工艺:可将效率提高20倍

研究报告的合著者之一 Sunxiang (Sean) Zheng 博士说:"我们的工艺就像把一个蒸发池放在一根绳子上,使我们能够在大幅减少空间占用和更精确控制工艺的情况下收获锂。如果规模扩大,我们可能会为环保型锂提取开辟新的前景。"