“白菜鋰時代”即將開啓？沙特研發海水提鋰新工藝

近年來，隨着鋰電池的興起，以及到2050年實現零碳排放的競賽日益激烈，交通運輸不得不加緊電氣化，對鋰的需求也與日俱增。專家們普遍認爲，鋰將在未來30年成爲更有價值的資產。

然而，與鈾等其他金屬一樣，陸地上的鋰儲量遠不如海洋中那麼多。根據沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的一項研究，海水中所含的鋰量大約是陸地上的5000倍。科學家們還研發出了一種新方法，可以用極具成本效益的方法，從海水提煉出高純度鋰，併產生氫氣、氯氣和淡水等附加產物。

這一研究成果已在《能源與環境科學》雜誌發表。這一過程依賴於一個電化電池，其內含由鋰鑭鈦氧化物（lithium lanthanum titanium oxide，LLTO）製成的陶瓷膜，其孔隙寬度剛好能讓鋰離子通過，同時阻擋更大的金屬離子。開發該電池的研究員Zhen Li博士表示，“LLTO膜以前從未被用於提取和濃縮鋰離子。”

據瞭解，電化電池本身包含三個隔間，海水流入中央的隔間後，其中正鋰離子穿過LLTO膜，進入含有緩衝溶液和塗有鉑和釕的銅陰極的側隔間。與此同時，負離子通過標準陰離子交換膜離開中央隔間，進入含有氯化鈉溶液和鉑-釕陽極的第三個隔間。

當施加電流時，電池會在陰極產生氫氣，陽極產生氯氣，這會促使鋰穿過LLTO細胞膜，堆積在側邊隔間。事實上，儘管鋰在海洋中的儲量很高，但它的濃度卻極低，約爲百萬分之0.2（ppm）。

實驗發現，經過5次20小時的處理後，鋰濃度將增至9,000ppm，接下來研究人員通過調整溶液的酸鹼值、離心分離、漂洗和乾燥，得到純度爲99.94%的磷酸鋰粉末，符合電池級磷酸鋰的標準。

根據研究小組的說法，用這種方法生產一公斤鋰（大約76.3千瓦時）所需的電力將花費大約5美元。另外，每公斤鋰將額外產生0.87公斤氫氣和31.12公斤氯氣。以2020年的價格計算，僅這些副產品的售價就可能在6.90美元至11.70美元之間。

另一個好處是，經過這一過程的海水，總鹽濃度低於百萬分之五百。根據研究人員的說法，“這意味着在鋰捕獲後，剩餘的水可以作爲淡水處理。因此，該工藝也有可能與海水淡化相結合，從而進一步提高其經濟可行性。”

隨着全球各國都在尋求加速脫碳，鋰需求十分緊張。惠譽（Fitch Solutions）先前估計，今明兩年鋰價將續漲。該機構預測，中國的99.5%碳酸鋰2021年均價將爲每噸13450美元，2022年續升至15025美元，而在2020年僅爲6375美元；中國的56.5%單水氫氧化鋰2021年均價將爲每噸11950美元，2022年爲14300美元，而在2020年僅爲7290美元。