近年來，隨著鋰電池的興起，以及到2050年實(shí)現(xiàn)零碳排放的競(jìng)賽日益激烈，交通運(yùn)輸不得不加緊電氣化，對(duì)鋰的需求也與日俱增。專家們普遍認(rèn)為，鋰將在未來30年成為更有價(jià)值的資產(chǎn)。

然而，與鈾等其他金屬一樣，陸地上的鋰儲(chǔ)量遠(yuǎn)不如海洋中那么多。根據(jù)沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）的一項(xiàng)研究，海水中所含的鋰量大約是陸地上的5000倍。

科學(xué)家們還研發(fā)出了一種新方法，可以用極具成本效益的方法，從海水提煉出高純度鋰，并產(chǎn)生氫氣、氯氣和淡水等附加產(chǎn)物。

這一研究成果已在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志發(fā)表。這一過程依賴于一個(gè)電化電池，其內(nèi)含由鋰鑭鈦氧化物（lithium lanthanum titanium oxide，LLTO）制成的陶瓷膜，其孔隙寬度剛好能讓鋰離子通過，同時(shí)阻擋更大的金屬離子。開發(fā)該電池的研究員Zhen Li博士表示，“LLTO膜以前從未被用于提取和濃縮鋰離子。”

據(jù)了解，電化電池本身包含三個(gè)隔間，海水流入中央的隔間后，其中正鋰離子穿過LLTO膜，進(jìn)入含有緩沖溶液和涂有鉑和釕的銅陰極的側(cè)隔間。與此同時(shí)，負(fù)離子通過標(biāo)準(zhǔn)陰離子交換膜離開中央隔間，進(jìn)入含有氯化鈉溶液和鉑-釕陽極的第三個(gè)隔間。

當(dāng)施加電流時(shí)，電池會(huì)在陰極產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氯氣，這會(huì)促使鋰穿過LLTO細(xì)胞膜，堆積在側(cè)邊隔間。事實(shí)上，盡管鋰在海洋中的儲(chǔ)量很高，但它的濃度卻極低，約為百萬分之0.2（ppm）。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過5次20小時(shí)的處理后，鋰濃度將增至9,000ppm，接下來研究人員通過調(diào)整溶液的酸堿值、離心分離、漂洗和干燥，得到純度為99.94%的磷酸鋰粉末，符合電池級(jí)磷酸鋰的標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)研究小組的說法，用這種方法生產(chǎn)一公斤鋰（大約76.3千瓦時(shí)）所需的電力將花費(fèi)大約5美元。

另外，每公斤鋰將額外產(chǎn)生0.87公斤氫氣和31.12公斤氯氣。以2020年的價(jià)格計(jì)算，僅這些副產(chǎn)品的售價(jià)就可能在6.90美元至11.70美元之間。

另一個(gè)好處是，經(jīng)過這一過程的海水，總鹽濃度低于百萬分之五百。

根據(jù)研究人員的說法，“這意味著在鋰捕獲后，剩余的水可以作為淡水處理。因此，該工藝也有可能與海水淡化相結(jié)合，從而進(jìn)一步提高其經(jīng)濟(jì)可行性。”

隨著全球各國都在尋求加速脫碳，鋰需求十分緊張。惠譽(yù)（Fitch Solutions）先前估計(jì)，今明兩年鋰價(jià)將續(xù)漲。該機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，中國的99.5%碳酸鋰2021年均價(jià)將為每噸13450美元，2022年續(xù)升至15025美元，而在2020年僅為6375美元；

中國的56.5%單水氫氧化鋰2021年均價(jià)將為每噸11950美元，2022年為14300美元，而在2020年僅為7290美元。

總結(jié)

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