據(jù)外媒報道，德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)和巴登-符騰堡能源公司(EnBW)的研究人員使用鋰錳氧化物生產(chǎn)了一種鋰離子篩，用來吸附地?zé)猁u水中的鋰，將有助于滿足對儲能材料日益增長的需求。

鋰金屬可用于許多技術(shù)設(shè)備和車輛的電池。近年來，智能手機(jī)、筆記本電腦和電動汽車不斷發(fā)展，全球?qū)︿嚨男枨蠹眲∩仙?。迄今為止，歐洲一直依賴進(jìn)口鋰。其實，歐洲也有鋰礦，即數(shù)公里深處的熱水，其中含有高濃度的鋰離子。通過地?zé)嵯到y(tǒng)從深處抽取熱水，不僅可用于可持續(xù)供應(yīng)電力和熱能，還可用于地區(qū)性環(huán)保鋰開采。

北德盆地和上部萊茵河地塹 （Upper Rhine Graben）具有 高鋰濃度

KIT應(yīng)用材料-儲能系統(tǒng)研究所(IAM-ESS)負(fù)責(zé)人Helmut Ehrenberg教授表示：“根據(jù)地質(zhì)來源，每升地?zé)猁u水中含有0.1-500毫克鋰。”

在北德盆地測得的鋰濃度高達(dá)240毫克/升，在上部萊茵河地塹測到的鋰濃度達(dá)200毫克/升。Ehrenberg表示：“然而，從地?zé)猁u水中提取鋰是一個重大挑戰(zhàn)，因為鋰離子與其他許多離子競爭。”

從深處熱水中提取鋰的一種方法是吸附，使鋰離子在多孔固體表面積聚。這需要使用合適的吸附劑，不僅要具有鋰選擇性，而且在生產(chǎn)、使用和處理時具有環(huán)保性。此外，需要通過合適的解吸溶液，將鋰離子從吸附劑中再次釋放出來。

IAM-ESS研究人員、EnBW公司研發(fā)部門，以及來自弗勞恩霍夫化學(xué)技術(shù)研究所(ICT)和Hydrosion公司的科學(xué)家，共同制造了一個鋰離子篩，并在實驗室中進(jìn)行了測試。

具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的鋰離子篩

所提出的鋰離子篩基于具有特殊尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)的鋰錳氧化物。研究人員使用熱液合成法進(jìn)行生產(chǎn)，在高溫高壓下使水溶液中的物質(zhì)結(jié)晶。在實驗室測試過程中，該團(tuán)隊使用這種物質(zhì)來吸附地?zé)猁}水中的鋰離子。

這些鹵水來自EnBW運營的布魯赫薩爾(Bruchsal)地?zé)峁S;該工廠位于上萊茵地嵌的卡爾斯魯厄(Karlsruhe)和海德堡(Heidelberg)之間。在那里，EnBW的研發(fā)部門正在探討從熱水中提取鋰的不同項目。

研究人員對吸附鋰后的各種解吸溶液進(jìn)行了測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在提取鋰和保存吸附劑方面，乙酸的效果最好。然而，在所有測試的解吸溶液中，特別是醋酸解吸溶液，鋰離子篩被競爭離子富集。這是由于布魯赫薩爾的鹵水礦物質(zhì)含量高，而競爭離子富集會降低鋰吸附能力。

未來的研究挑戰(zhàn)在于進(jìn)一步開發(fā)鋰離子篩，使其更易操作并在相關(guān)過程中乎不影響其吸附能力，以及從實驗室規(guī)模擴(kuò)大到試點階段。