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〔光明日?qǐng)?bào)〕無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)膜為海水提鋰提供新選擇
時(shí)間：2025-05-28
來源：光明日?qǐng)?bào)
作者：楊芳
攝影： 編輯：馮羽璐
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本報(bào)南京5月27日電（記者蘇雁 通訊員楊芳）日前，記者從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校教授邢衛(wèi)紅、仲兆祥團(tuán)隊(duì)與澳大利亞蒙納士大學(xué)教授王煥庭合作，在《自然綜述：材料》發(fā)表題為《無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)膜在鋰萃取中的應(yīng)用》評(píng)述論文，首次全面介紹了無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)，并揭示了這類材料的離子分離特性，為高效鋰離子分離膜設(shè)計(jì)提供了新思路。
數(shù)據(jù)顯示，地球陸地上可開采鋰資源僅約2200萬噸，海水中卻蘊(yùn)藏2300億噸鋰。然而，高效、綠色的海水提鋰技術(shù)被視作科研界難啃的“硬骨頭”。
“與新興的離子分離膜材料相比，無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)憑借快速的鋰離子傳輸和高離子電導(dǎo)率成為離子分離膜的理想選擇。”仲兆祥介紹，目前，鋰主要通過陸上礦石和鹽湖鹵水提取，工藝耗時(shí)、成本高且污染環(huán)境。2015年，無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)首次被用作鋰離子選擇性膜從海水中回收鋰。此后，具有不同晶體結(jié)構(gòu)的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)材料也相繼被開發(fā)并成功用于鋰離子的分離與回收。
無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)是其選擇性離子傳輸機(jī)制的核心。在其間隙位點(diǎn)與晶格空位之間構(gòu)建剛性、有序的離子通道，有利于與晶格結(jié)構(gòu)相匹配的離子快速傳輸。由于無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的晶格孔徑有限，無法容納帶有完整水合殼層的鋰離子，因此鋰離子在通過材料前必須首先脫去外層結(jié)合的水分子。脫水后，裸離子穿過晶格，在相互連接的空位和間隙缺陷形成的離子通道之間跳躍，實(shí)現(xiàn)高效的離子傳輸。
“離子通道的尺寸類似‘智能門禁’，與晶格結(jié)構(gòu)相匹配的離子，如鋰離子，可‘絲滑通過’，而不匹配的離子則被排除在外，從而實(shí)現(xiàn)選擇性離子傳輸。”論文第一作者、南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院教授劉澤賢說。
研究團(tuán)隊(duì)在論文中簡(jiǎn)要介紹了無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的多種類型，以及其發(fā)展過程中面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，并著重強(qiáng)調(diào)了這種新型鋰離子選擇性膜材料在直接鋰萃取方面的巨大潛力。作為一種創(chuàng)新的離子選擇性膜材料，無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)能夠高效、精準(zhǔn)地分離并提取鋰離子，不僅能夠克服傳統(tǒng)提鋰方法效率低、污染重等難題，還大幅提升了鋰的回收效率。
據(jù)悉，目前該校實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)膜，已成功應(yīng)用于海水和鹽湖鹵水的鋰提取實(shí)驗(yàn)，并獲得高純度的鋰產(chǎn)品。
2025年5月28日《光明日?qǐng)?bào)》：https://app.gmdaily.cn/as/opened/n/29fbcf6440444868b65b8dbfdc039ff3
