鉅大LARGE | 點擊量:827次 | 2020年07月17日
美國學(xué)者利用鋰電池電極提高海水中鋰濃度
隨著電子產(chǎn)品和電動汽車的使用越來越廣,對鋰電池及其重要原材料——鋰的需求呈指數(shù)級增長。但陸地的鋰礦資源畢竟有限,不少科學(xué)家將目光轉(zhuǎn)向蘊含天量鋰資源的海洋。但海水中的鋰含量極低,海水提鋰難度很大,始終未能投入大規(guī)模應(yīng)用。不過,美國學(xué)者最近一項成果,對于海外提鋰的推進具有重要的意義。
據(jù)估計,海水中擁有1800億噸鋰,而目前全球每年鋰的需求超16萬噸,即使未來十年內(nèi)需求增長10倍,海水中的鋰資源供應(yīng)亦是綽綽有余的。不過,海水中含鋰僅百萬分之二,而且與鈉、鎂等金屬共存,提取鋰的難度相當(dāng)大。
斯坦佛大學(xué)一群學(xué)者近日在全球知名學(xué)術(shù)期刊《焦爾》(Joule)發(fā)表文章稱,他們利用鋰電池正負電極,成功提高了海水中鋰的濃度,從而使海外提鋰朝經(jīng)濟性量產(chǎn)又向前推進了一步。
鋰離子電池是一種充電電池,它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰離子電池中使用一個嵌入的鋰化合物作為一個電極材料,例如磷酸鋰鐵、鈷酸鋰等等。
突破性進展
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
若要提高海水中的鋰含量,可以通過將海水中的水(H2O)大部分蒸發(fā),但這需要時間和大面積地塊,象曬鹽一樣提高鋰濃度。而斯坦佛的學(xué)者卻嘗試使用鋰離子電池電極直接從海水和鹵水中提取鋰,而不需要先將水蒸發(fā)。
在海水中,負電壓作用可使鋰離子吸附于電極,從而將鋰離子拉入電極中。但它同時會吸收化學(xué)性質(zhì)類似的鈉,在海水中鈉含量大約是鋰的10萬倍。如果這兩種元素以同樣的速度進入電極,鈉幾乎完全擠掉了鋰。
斯坦佛的解決方案是:一是在電極上涂上一層薄薄的二氧化鈦,這樣更小的鋰離子可以更容易進入電極;二是不給電極施以恒定的負電壓,以負電壓、短暫關(guān)閉、正電壓、短暫關(guān)閉的方式循環(huán),由于電極材料對鋰的親和力更強,這樣電極中可以吸收到更多的鋰。就這樣簡單的10個循環(huán)后,研究者就獲得了1:1的鋰與鈉。
不過,目前這種方案的經(jīng)濟性尚不具備優(yōu)勢,不足以與陸地開發(fā)鋰礦的成本相比。研究小組正選用其他原材料試驗?zāi)芊窠档吞徜嚦杀尽?/p>
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