盐湖中的锂矿是全球锂资源的重要来源。然而，由于复杂的盐湖化学条件和极高的环境保护要求，至今难以大规模开采利用，成为我国锂矿开采的“卡脖子”难题。28日，记者从南京大学获悉，该校教授朱嘉、中国科学院院士陈骏等学者通过开发界面光热盐湖提锂装置，利用太阳能从盐湖水中实现了高选择性、低能耗、低碳排放的提取锂。相关成果27日发表于国际知名学术期刊《科学》。
锂作为全球能源转型中的战略性关键金属，广泛应用于电动汽车电池和可再生能源储能系统。
论文的共同第一作者、南大特任副研究员宋琰介绍，我国的青藏高原拥有极其丰富的盐湖资源，蕴藏着巨大的锂矿储量。“发展绿色、环保、可持续的盐湖提锂新技术，具有重要的经济价值和战略意义。”
在多年的摸索后，自然界中盐生植物高效提取特定物质的能力吸引了团队的注意。“树叶在蒸发时，会在树叶内产生极高的压强，并通过树干将压强传递到树根，从而使树根通过内皮层选择性地吸收盐碱环境中的盐和水。水会储存在树干中，而多余的盐则会排出树体。”宋琰说，这种“选择性吸收-储存-释放”机制，使盐生植物能够在极端盐碱环境中维持正常的新陈代谢和生长，也为开发高效、可持续的盐湖锂资源提取技术提供了重要的仿生学启示。
界面光热盐湖提锂的运行机制和器件组成。图片来源：南京大学官网
受此启发，研究团队开发了界面光热盐湖提锂装置。“装置直接漂浮在水面上，可以把它理解为一棵树。”宋琰介绍，最上层的蒸发器由氧化铝材料制成，它们相当于树叶；在“树叶”下方的储存层，则是氧化硅，这种材料亲水性好，又很硬，孔隙率高，因而能为装置提供支撑并储存更多的锂盐；漂浮在水面上、与水直接接触的纳滤膜相当于“树根”，它们的孔径小，可以让锂穿过这层膜进入储存层，而阻隔一些大离子进入装置内，从而实现锂的富集。
据介绍，这种装置通过吸收太阳光产生热能，再利用热能驱动蒸腾效应，从而在装置内产生压强，让盐湖水在穿过纳滤膜时，将水和锂离子与其他物质分离，进入装置中，完成锂的提取。
宋琰说，研究团队还搭建了界面光热盐湖提锂平台，测试了该装置在盐湖卤水中的提锂效果。结果显示，该平台能够高效地从稀释的盐湖卤水中提取锂，并在运行528小时后仍性能稳定。
研究团队表示，这项关键技术的研发，有望推动我国青藏盐湖锂资源的绿色开发，保障战略性关键金属锂的安全供给。
