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引言
在全球锂资源争夺日益激烈的今天,一场由美国普林斯顿大学引领的技术革命正在悄然改变着锂行业的游戏规则。
近日,该大学土木与环境工程教授任志勇领导的科研团队,成功研发出一种名为“绳子捞锂”的新型锂提取技术,不仅极大地降低了生产成本,而且显著提高了生产速度,有望彻底颠覆传统的锂提取模式,引领全球锂产业走向新的发展阶段。
什么是锂
锂是一种银白色的金属,具有金属光泽。在新鲜状态下,锂的外观非常柔软,硬度且非常小,是碱金属中最软的金属之一,可以用刀轻易切割。
锂还具有很好的延展性和可塑性,还是一种良好的导体,锂的这些物理性质使得它在电池、陶瓷、玻璃等领域具有广泛的应用前景。
锂具有相当的经济价值,主要体现在其作为新能源产业链的核心原料、巨大的市场需求以及技术进步和新型储能技术的应用等方面。这些因素共同推动了锂资源的价格上涨和其在全球能源结构中的重要地位。
锂是新能源产业链的核心原料:锂是新能源产业链上的主要原料,特别是在电动车和储能领域。电动车的电池成本中,锂矿锂盐占据了相当大的比重,大约占电池原料成本的40%至50%。锂资源的价格对全产业链的降本增效具有关键作用。
锂的市场需求巨大:随着全球对可再生能源和清洁能源的需求增长,锂的市场需求也在不断增加。预计2023至2025年全球磷酸铁锂正极材料的需求量将分别达到111万吨、167万吨和237万吨,年复合增长率高达53.13%。
锂在技术进步和新型储能技术的应用:锂在新型储能技术中占据主导地位。以现有工业水平,锂电池是电厂配置储能的首选,具有技术路线确定性强和商业效用高等优点。根据国家能源局的相关统计数据,2022年全国新增装机技术中,锂离子电池储能技术占比高达94.2%。
传统提取锂的方式
由于提取方法的局限,目前对于锂的使用无法扩大规模,传统的锂提取方法,如卤水蒸发法、矿石提取法等,往往需要占用大量的土地和时间,同时还要付出高昂的环境代价和成本。
例如,卤水蒸发法需要建造巨大的蒸发池,将含锂的卤水不断蒸发浓缩,直至锂浓度达到一定程度后,再通过化学方法进行分离和纯化。这种方法不仅占地面积大,而且耗水量和能耗高,对环境造成严重的污染。
“绳子捞锂”技术的原理与优势
为了解决传统锂提取技术的弊端,将锂运用到更多领域、产生更高价值,美国普林斯顿大学发明了“绳子捞锂”的提取技术。
“绳子捞锂”技术的核心是一种特殊的多孔纤维材料。这种纤维材料具有亲水的内部和防水的表面,当将绳子浸入含锂的卤水中时,水会通过毛细作用向上流动,并在绳子表面蒸发。
随着水分的蒸发,盐离子被留在绳子上,最终形成氯化钠和氯化锂晶体,可以轻松地收集起来。由于钠盐溶解度较低,会在绳子下端形成,而溶解度较高的锂盐则在上部形成,从而可以轻松地分离,无需使用更多的化学物质。
与传统锂提取技术相比,“绳子捞锂”技术具有显著的优势。首先,该技术可以大幅减少锂生产所需的土地面积。
据估算,如果使用“绳子捞锂”技术,可以比传统的蒸发池少用90%的土地面积,从而极大地降低了对土地资源的占用。其次,该技术可以显著缩短锂生产所需的时间。
由于绳子上的水分蒸发速度比传统蒸发池中的水分蒸发速度快得多,因此使用“绳子捞锂”技术可以大大缩短提取锂所需的时间。据实验数据估算,使用该技术提取锂的效率将比传统方法高出20倍左右。
由于“绳子捞锂”技术能够实现钠和锂的自然分离,因此可以提高锂的提取率,降低生产成本。最后,该技术还具有环保性。由于减少了水资源的使用和能源消耗,因此其环境代价也会大幅降低。
“绳子捞锂”技术的应用前景
“绳子捞锂”技术的发明,不仅为锂行业的可持续发展提供了新的解决方案,也为全球锂资源的开发和利用开辟了新的途径。随着技术的不断成熟和优化,未来“绳子捞锂”技术有望在更多领域得到应用和推广。
首先,该技术可以应用于废弃油井、地热盐水等浓度较低的锂资源提取。由于“绳子捞锂”技术具有有效提取低浓度锂资源的能力,因此可以使得更多的锂资源得以利用,缓解全球锂资源紧张的局面。
其次,该技术还可以用于海水提锂。地球海洋中的锂储量高达2600亿吨,如果能够利用“绳子捞锂”技术从海水中提取锂,将极大地拓展锂资源的来源,降低锂的生产成本。这对于推动新能源汽车、储能等领域的发展具有重要意义。
此外,“绳子捞锂”技术还可以与其他技术相结合,形成更加高效、环保的锂提取工艺。例如,可以与太阳能、风能等可再生能源相结合,利用可再生能源产生的电力进行锂提取,进一步降低能耗和排放。
结语
“绳子捞锂”技术的发明,标志着锂行业进入了一个新的发展阶段。该技术不仅具有显著的经济效益和环保效益,而且具有广阔的应用前景和发展潜力。
随着技术的不断成熟和推广,未来“绳子捞锂”技术有望在全球锂产业中发挥更加重要的作用,引领全球锂行业走向更加绿色、高效、可持续的发展道路。
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