南京大学当代工程与运用科学学院的何平教授向阐明,以我们常见的锂电池为例,这种电池利用石墨做负极材料,正极则为钴酸锂。这种钴酸锂,须要利用自然界中存在的锂盐进行化学合成:“比如说碳酸锂。它就必须要从自然界的矿物中间,或者是卤水,便是含锂盐的卤水,比如说青海的盐湖,这里面可能会有含锂的锂盐,把它提取出来。”
左柱为海洋中可开采锂储量,右柱为陆地上可开采锂储量
锂是当代社会最主要的矿物资源之一,被广泛运用于陶瓷化工、医药、核工业以及广为人知的锂电池工业中。随着电动汽车及便携式电子设备的遍及,锂电池市场的规模大幅增长。估量未来30年将花费目前环球可开采锂储量的三分之一,或许会面临供给不敷的问题。何平教授表示,现在就已经涌现锂盐的价格上涨的情形,锂盐的价格增加影响电池的本钱,有可能锂就越来越宝贵了。另据理解,目前环球可开采锂储量均来自于矿石和卤水,共计约1400万吨。从矿石和卤水中提炼锂盐,会花费大量的能源并带来严重的污染问题。

相较于目前可供开采的锂资源,海水中储存的锂资源是目前环球可开采锂资源总量的1.6万倍,比较来说险些是取之不尽的。但是海水中的锂浓度很低,很难被提取出来。南京大学的研究团队将组合电解液的策略,运用到了海水提取金属锂技能中,成功地从海水中提取出了金属锂单质。何平:“这里面有个关键的技能,是离子选择性半透膜。这个膜是陶瓷膜,它的上风是离子过去只能许可锂离子过去,水是过不去的,其他海洋中间的钠离子等离子也是过不去的。”
(A)太阳能驱动的电解法海水提锂装置事理示意图;
(B)装置单体示意图,自上而下分别为太阳能板、有机电解液阴极区、陶瓷选择性膜、海水阳极区,全体装置可以利用橡皮圈浮于海面;
(C)海上大量装置排列的假想图。
何平教授向展示了他们设想的太阳能驱动的电解法海水提锂装置,这个装置利用橡皮圈浮于海面,自上而下分别为太阳能板、陶瓷选择性膜等装置。他也表示,虽然这项研究还处于实验室阶段,但是研究团队已经在考虑,如果投入市场,将会面临的问题:
“现在目前的效率可以说不低,如果是商品化往后,大家须要更少的电能得到更多的锂,这个怎么提高?我这个装置怎么在海水中稳定的事情?由于海水是有一定的堕落性的,包括里面的半透膜,怎么去提升寿命。包括干系的装置,怎么跟它合营永劫光的利用。”
据理解,该成果于2018年7月27日在能源领域顶级学术刊物Cell子刊《Joule》上在线揭橥。南京大学2015级博士生杨思勰为论文的第一作者,何平教授和周豪慎教授为该论文的共同通讯作者,2017级硕士生张帆和丁怀平高等工程师也为该事情做出主要贡献。
(来源:江苏城市频道/周洋 编辑/文昊)