不用曬太陽！科學(xué)家破解鋰提取難題

鋰，被稱為“白色石油”，是電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能電池的核心原料。但目前全球近一半的鋰產(chǎn)自南美“鋰三角”（智利、阿根廷、玻利維亞）的鹽湖，依賴一種古老而低效的方法：太陽能蒸發(fā)池。工人們將富含鋰的鹵水抽入巨大淺池，在烈日下暴曬18到24個(gè)月，靠自然蒸發(fā)濃縮，再提取鋰鹽。這種方法不僅耗時(shí)極長(zhǎng)、占地廣闊（一個(gè)項(xiàng)目常需數(shù)十平方公里），還大量消耗本就稀缺的水資源，并受氣候限制——陰雨天一多，進(jìn)度全亂。更糟的是，許多富含鋰的鹵水（如美國(guó)加州薩爾頓海、德國(guó)地?zé)崽铮┮蜴V含量高或氣候潮濕，根本無法用蒸發(fā)法處理，導(dǎo)致巨量資源沉睡地下。

現(xiàn)在，哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)帶來了一項(xiàng)突破性解決方案：一種名為 S3E（Switchable Solvent Selective Extraction，可切換溶劑選擇性萃?。┑男录夹g(shù)。它能在幾小時(shí)內(nèi)從鹵水中高效提取高純度鋰，不受氣候影響，幾乎不耗水，還能處理傳統(tǒng)方法無法利用的低濃度、高雜質(zhì)鹵水。這項(xiàng)成果發(fā)表于2026年1月的《焦耳》（Joule）期刊，被業(yè)內(nèi)視為可能重塑全球鋰供應(yīng)鏈的關(guān)鍵一步。

S3E的核心是一種溫敏型溶劑——它在室溫下能像磁鐵一樣“抓取”鋰離子和少量水分子，形成富鋰相；當(dāng)加熱到50–60°C時(shí)，又會(huì)“松手”，釋放出純凈的鋰溶液，并自動(dòng)再生，循環(huán)使用。整個(gè)過程無需添加化學(xué)吸附劑，也不產(chǎn)生固體廢料。最關(guān)鍵的是，它對(duì)鋰的選擇性極高：比鈉高10倍，比鉀高12倍，還能通過沉淀步驟有效排除鎂——這正是困擾薩爾頓海等資源開發(fā)的最大難題。

在模擬薩爾頓海鹵水的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，S3E系統(tǒng)僅用四次循環(huán)就回收了近40%的鋰。研究團(tuán)隊(duì)估算，若實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行，效率還可大幅提升。更誘人的是，所需熱量可來自工業(yè)廢熱、地?zé)峄蛱柲芗療崞鳎杀镜土揖G色。

“太陽能蒸發(fā)根本無法滿足未來需求，”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、哥倫比亞大學(xué)副教授Ngai Yin Yip指出，“而薩爾頓海一個(gè)地方就蘊(yùn)藏足夠制造3.75億輛電動(dòng)車的鋰——相當(dāng)于美國(guó)所有注冊(cè)車輛的兩倍多。我們不能讓它繼續(xù)沉睡?！?/p>

與當(dāng)前主流的“直接鋰提取”（DLE）技術(shù)相比，S3E的優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單、快速、可擴(kuò)展。它不依賴昂貴膜材料或復(fù)雜電化學(xué)裝置，設(shè)備可模塊化部署，適合中小型項(xiàng)目。這意味著，過去被忽視的分散型鋰資源（如歐洲地?zé)峋?、中?guó)鹽湖）都可能成為新供應(yīng)源，減少對(duì)少數(shù)地區(qū)的依賴。

當(dāng)然，這仍是實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段。團(tuán)隊(duì)正與能源公司合作推進(jìn)中試，目標(biāo)是在2027年前建成示范工廠。挑戰(zhàn)包括溶劑長(zhǎng)期穩(wěn)定性、大規(guī)模傳質(zhì)效率等，但方向已明確：鋰提取必須從“靠天吃飯”走向“按需生產(chǎn)”。

在全球加速脫碳的今天，清潔能源的“綠色成色”，不應(yīng)被骯臟的供應(yīng)鏈拖累。正如Yip教授所說：“我們總談綠色能源，卻很少談供應(yīng)鏈有多‘臟’。真正的可持續(xù)轉(zhuǎn)型，需要從源頭開始清潔?！倍鳶3E，或許就是那把打開清潔鋰礦大門的鑰匙——讓電動(dòng)車真正駛向可持續(xù)的未來。

參考資料：“A novel approach for direct lithium extraction from alkali metal cations in brine mixtures using thermally switchable solvents” by Elizabeth Dach, Juliana Marston, Sara Abu-Obaid, Allison Peng and Ngai Yin Yip, DOI: 10.1016/j.joule.2025.102265