如何更节能地从海水提取锂？

近日，上海科技大学物质学院刘巍课题组开发了一种具有定向水渗透功能的复合非织造材料（CAN），无需任何外部驱动力即可实现水溶液中锂离子的提取，有望减少海水/盐湖提锂的能源消耗从而降低成本。该成果发表在国际知名学术期刊Matter上。
在“碳达峰”和“碳中和”的国家战略背景下，作为新能源汽车、3C消费电子和储能等领域最不可或缺的能源金属锂是一种重要的战略性资源。目前，商业锂主要来自于陆地锂矿，数量有限且地理上分布不均。海洋和盐湖卤水中也含有大量锂，但由于大多数提锂技术需要施加外力作为驱动力，例如压力、电场等，将会显著增加提锂工艺的能耗。
刘巍课题组开发了一种具有定向水渗透功能的复合不对称非织造材料（composite asymmetric nonwoven, CAN），CAN由一层含有锂离子筛（钛酸锂）颗粒的疏水（聚偏氟乙烯）纤维层和一层亲水（棉）纤维层组成（图1）。利用亲/疏水纤维构建润湿梯度，直接依靠溶液重力与材料自身的毛细管压力差，该材料可引导液体穿透材料内的曲折孔道与离子筛颗粒接触，无需任何外部驱动力的情况下实现了锂离子的提取（图2）。这项工作有望为节省海水/盐湖提锂的能源成本带来希望。


图1 具有定向水渗透功能CAN的结构和应用示意图



图2 CAN的非对称亲水/疏水结构与定向水渗透的特性
上海科技大学物质学院博士后陈鑫为该论文的第一作者，刘巍教授为通讯作者，上科大为第一完成单位。（来源：上海科技大学）