隨著汽車製造商提高電動車的產量以及能源公司建造更大的電池系統來支持風能和太陽能，對鋰的需求正在上升。但生產鋰仍然是一個緩慢且環境成本高的過程。目前的開採方法最適合僅在有限數量的地區發現的優質礦床，同時消耗大量的土地和水。
現在，哥倫比亞工程公司的研究人員開發了一種新的鋰萃取技術，可以加快生產速度、減少污染並挖掘現有技術無法達到的儲量。
他們的研究結果發表在雜誌上 焦耳描述了一種稱為選擇性溶劑萃取或 S3E（發音為 S 3 E）的過程。此方法使用溫度響應型溶劑直接從地下鹽水中萃取鋰，即使鋰濃度較低或與其他難以分離的礦物混合時也是如此。
新的提鋰方法表現出高選擇性
研究團隊表示，S3E 在測試中展現了令人印象深刻的選擇性。此系統萃取的鋰是鈉的 10 倍，是鉀的 12 倍。它還透過化學沉澱步驟分離不需要的材料，去除了鎂（鋰鹽水中最常見的污染物之一）。
與許多目前的直接鋰提取系統不同，S3E 不依賴專門的黏合化學物質或大量的後處理。相反，它依賴鋰離子與溶劑中的水分子相互作用的獨特方式，這種方式會根據溫度改變行為。
在室溫下，溶劑從鹽水中吸收鋰和水。加熱後，系統會釋放純化的鋰和水，同時再生溶劑，以便重複使用。
為什麼目前的鋰生產是一個問題
全球約 40% 的鋰供應來自沙漠地區地下鹽水。大多數生產商依靠太陽能蒸發，這個過程將鹽水泵入巨大的室外池塘，並將其暴露在陽光下數月或數年，直到足夠的水蒸發。
這種方法依賴於乾燥的氣候、平坦的地形和廣闊的土地，並且僅適用於智利的阿塔卡馬沙漠和內華達州的部分地區。它還需要在已經缺水的地區大量用水。
哥倫比亞大學地球與環境工程系 La Von Duddleson Krumb 副教授 Ngai Yin Yip 表示：“僅靠太陽能蒸發無法滿足未來的需求。” “而且有一些很有前景的富含鋰的滷水，比如加利福尼亞州索爾頓海的滷水，就可以使用這種方法。”
索爾頓海鋰公司可為數百萬輛電動車電池提供動力
為了測試該系統，研究人員使用了旨在模擬加州索爾頓海條件的合成鹽水，該地熱區據信含有足夠的鋰，可為超過 3.75 億個電動車電池提供動力。
使用同一批溶劑進行四次萃取循環後，團隊回收了近 40% 的鋰。結果表明該技術可以支援大規模連續運行。
「這是一種直接提取鋰的新方法，」葉說。 “它快速、有選擇性且易於擴展。它可以由廢物源或太陽能集熱器的低熱量提供動力。”
研究人員指出，該計畫仍處於概念驗證階段，尚未針對效率或最大鋰回收率進行全面優化。然而，他們相信 S3E 可能是蒸發池和硬岩開採的可行替代方案，儘管目前全球鋰生產有環境缺陷。
清潔鋰生產促進清潔能源轉型
隨著全球電池需求的持續成長，更清潔的鋰萃取技術對於清潔能源轉型可能變得越來越重要。
「我們一直在談論綠色能源，」葉說。 “但我們很少談論一些供應鏈有多骯髒。如果我們想要真正可持續的轉型，我們需要更清潔的方式來獲取隨之而來的材料。這是朝這個方向邁出的一步。”
