[专栏·看电池]历经数十个月日晒的锂提取法进化

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电动汽车电池核心矿物——锂的提取方法正在演进。越来越多的尝试正在摆脱过去那种将含锂卤水在阳光下晾晒数十个月后再进行提取的方式。

锂是最轻的金属之一。储存电能的锂离子在正极材料与负极材料之间移动，实现电池的充放电作用。在已成为主流的锂离子电池中，锂的存在必不可少。在被视为下一代电池的全固态电池、锂硫电池等技术中，虽然会以硫化锂等不同化合物形式存在，但锂仍然是不可或缺的物质。根据能源专业调查机构彭博新能源财经（BloombergNEF）的数据，去年约60万吨的电池用锂需求预计到2030年将增至218万吨。尽管电动汽车产业正经历“跨越鸿沟”阶段（成长产业的暂时停滞），但在中美矛盾加剧导致供应链风险扩大以及未来需求增长的背景下，锂的生产与提取工艺正日益多样化。

传统的锂提取方式大致如下：从地下数百米抽取卤水，经由多个池塘（人工盐湖）使水分蒸发，在这一过程中提高锂浓度，之后再去除杂质。通常需要12至18个月。通过在阳光下晾晒浓缩锂，再加入碳酸钠，获得碳酸锂。在智利、玻利维亚、阿根廷等国交界处形成的“锂三角”地区，就可以进行这种“传统锂提取”。锂三角位于赤道附近，气温高且长期干燥。

一直以来，作为电池核心材料的锂主要从高品位矿石和盐湖中提取。这类资源锂浓度高、便于商业化开发，但随着电池产业快速增长，供需竞争加剧，已不再容易获得。

因此，开发范围正扩展至黏土、油田卤水等非传统资源。非传统锂资源品位（有用元素含量）较低，需要高难度提取技术。随着锂作为电池核心原料的价值上升以及提取技术的高度化，非传统方式开发的商业化时间点也在加快。

能够从低浓度锂资源中提取锂的下一代技术是“直接锂提取（Direct Lithium Extraction，DLE）”。该技术利用锂的化学特性，通过吸附或使用吸附剂，仅选择性地分离出锂元素。与传统锂提取方式相比，即便在杂质多、锂浓度低的卤水中，也能通过较小规模的工厂提取锂。过去需要数月以上的锂浓缩过程，有望缩短至数小时。

韩国国内企业也开始通过直接锂提取方式着手构建锂供应链。浦项制铁集团最为积极。浦项制铁集团正在推进一个从美国“麦克德米特火山口”（火山喷发后塌陷形成的大型火山口）附近黏土中提取锂的项目，这是与澳大利亚矿产勘探和开发专业公司Jindalee Resources共同开展的业务。调查显示，位于美国俄勒冈州与内华达州交界处的麦克德米特火山口，作为单一地区，蕴藏着全球最大规模、约4000万吨的锂资源。此外，浦项制铁集团还在推进利用加拿大废弃油田、美国加利福尼亚州地热卤水进行锂提取的项目。与LG能源解决方案签订氢氧化锂供应协议的德国Vulcan Energy也在莱茵河谷上游运营利用地热进行锂提取的最优化工厂。

主要国家和企业也在为引入可从低浓度盐湖、卤水中提取锂的下一代技术做准备。但目前尚未实现真正意义上的商业化。这是因为尚未克服大规模能耗和成本问题，难以在实际工艺中落地。获得美国通用汽车公司（General Motors，GM）投资的Lilac Solutions、EnergyX、Standard Lithium，以及澳大利亚矿业公司Rio Tinto等企业，已完成试验工厂测试，正在进行商业可行性评估。

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今年2月，韩国核聚变能源研究院下属等离子体技术研究所研究团队在锂提取过程中引入二氧化碳微波等离子体技术，成功实现了比传统锂提取方式高3倍的提取量。研究团队成员Kim Jihoon博士和Yang Jonggeun博士利用了将二氧化碳电离并处理为等离子体状态的二氧化碳微波等离子体技术。研究团队以模拟卤水进行对比实验，将利用二氧化碳等离子体的锂提取方式与传统方式进行效率比较，结果显示，采用等离子体技术的实验提取效率约为传统方式的3倍。

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