鋰作為電池重要原材料之一，目前大部分都是采取從鋰鹽湖中提取的工藝，整個過程繁瑣且耗時長，同時還需要大量土地和空間，帶來巨大環境成本。針對這個資源密集、高成本過程，美國普林斯頓大學一個科研團隊日前研發出一種新的基于繩子的鋰提取技術，不僅顛覆了傳統工藝，甚至還可以通過更環保的方式低價量產鋰。

無需化學品且省水

普林斯頓大學安德林格能源與環境中心土木與環境工程教授、研究小組負責人Jason Ren領導的團隊在學術期刊《自然-水》發表研究報告指出，新技術核心是一組扭曲成繩的多孔纖維，具有親水核心和疏水表面，將其末端浸泡在鹽水溶液中，水沿著繩子通過毛細管向上移動，整個過程與樹木從根部吸收水到葉子的過程相同。隨著繩子表面水繼續蒸發，鹽濃度越來越高，最終形成氯化鈉和氯化鋰晶體。

Jason Ren表示，由于物理性質不同，鋰和鈉會在繩子的不同位置結晶。鈉鹽溶解度較低，在繩子下端結晶，而高溶解度的鋰鹽則在繩子頂部附近結晶。由于兩者的自然分離，可以單獨收集鋰和鈉，此前通常需要額外的化學品進行分離。

“整個過程就像將一個蒸發池掛在一根繩子上。”研究合著者、安德林格能源與環境中心博士后Sean Zheng說，“可以在顯著減少空間足跡的情況下獲取鋰，還可以對過程進行更精確控制?！?/p>

Jason Ren團隊的目標是通過蒸發和毛細管現象的基本過程來濃縮、分離和獲取鋰，他們通過構建100根“提取繩”陣列來展示技術的潛在可擴展性。與傳統蒸發方法相比，該技術可以節省大量水資源，操作方便的同時還能減少更多碳足跡。

“未來通過進一步改進還能實現廣泛規模化應用，成為應對關鍵能源挑戰的環保解決方案。”Jason Ren強調。

節省場地面積并減少時間

據了解，目前，全球大部分鋰是從位于鹽灘的鹽水儲層中提取，這種生產方法通常需要數百平方公里土地，并需要數月甚至數年時間才能生產出可用于電池的鋰。

全球范圍內，只有少數幾個具有足夠高初始鋰濃度、豐富可用土地、干旱氣候的地區，可以商業化生產鋰。比如，美國只有一個活躍的鋰鹽水提取地，位于內華達州，占地面積超過18.13平方公里。

另外，傳統鹽水提取需要從鹽灘、咸湖或地下含水層建造一系列巨大蒸發池來濃縮鋰，這個過程可能需要幾個月到幾年。相比之下，“提取繩”技術更緊湊，可以縮減生產所需面積和時間，實現更小成本、更快速生產。值得一提的是，新技術還可以解鎖那些以前被認為太少、太稀、不值得商業化開發的鋰資源，如廢棄油氣井、地熱鹽水等。

此外，“提取繩”技術還可以在更潮濕的環境中運用，蒸發速度甚至不降反增。Jason Ren團隊已經開始討論利用該技術從海水中提取鋰的前景。

《自然-水》基于目前的研究估計，采用“提取繩”技術可以減少土地使用面積90%以上，蒸發過程可以加速20倍以上，與傳統蒸發池相比，可以用不到一個月的時間獲得鋰。

“隨著技術不斷創新和成熟，規?；崛′嚥辉偈菈粝?。這為清潔產鋰提供了新思路?！盝ason Ren說。

為鋰商業量產開辟新途徑

路孚特指出，目前全球正常投產的鋰礦僅有101座，有數百座鋰礦還在勘探中。根據國際能源署數據，2010-2019年間開發鋰礦，從啟動到投產平均耗時超過16年。也就是說，鋰商業化量產目前在全球范圍內仍然是一個艱巨的任務。

據悉，Jason Ren團隊已經圍繞“提取繩”技術成立了初創公司，目標是推進該技術的商業化應用。Jason Ren團隊同時還在開發第二代“提取繩”技術，以實現更高效率、更高產量和更好的結晶過程控制。

“我們的方法便宜、容易操作，而且只需要很少能源，是一種環保的解決方案?！盝ason Ren說，“隨著實現商業化并最終走向量產，可以為環保且規?；崛′囬_辟新途徑，破解鋰短缺困局?！?/p>

德意志銀行鋰和清潔技術研究主管科琳·布蘭查德表示：“我們相信，鋰時常會出現短缺。供應會持續增長，但需求卻將以更快速度增長?！钡乱庵俱y行預計，到2025年底，碳酸鋰將出現約4萬噸-6萬噸的缺口，到2030年底缺口將擴大至76.8萬噸。惠譽解決方案則預計，全球最早將在2025年面臨鋰短缺問題。

根據麥肯錫數據，2021年，鋰總需求量為50萬噸碳酸鋰當量，預計到2030年將增長至200萬噸-300萬噸。另外，2015年只有不到30%的鋰需求來自電池，隨著電動汽車和儲能技術加速普及，到2030年電池將占到鋰需求的95%。在全球綠色轉型大背景下,鋰供不應求將比預期中更早到來,盡快破解量產難題無疑是當務之急。