日本研究者宣布了使用偏鈦酸(H2TiO3)從鹽田鹵水中提取鋰的方法,該方法潛力無窮。實(shí)驗(yàn)使用的鹵水取自世界上最大的鹽堿灘—位于玻利維亞的烏尤尼鹽沼(Salar de Uyuni)。
隨著鋰離子電池的發(fā)展,人們對鋰的需求也在不斷增長。這一供求矛盾使得人們不禁懷疑,目前的技術(shù)能否保證高效、低成本地提取鋰。
“獲取鋰的途徑有巖石、鹽湖以及海水,”該課題的組長,日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(National Institute ofAdvanced Industrial Science and Technology, AIST)的園田秋成(Sonoda Akinari)解釋道。而對于日本來說,唯一的資源就是海水—基本上取之不盡用之不竭。然而,和鹽湖相比,海水中鋰的濃度太低了,從海水中提取鋰的成本比從鹽湖中提取高十多倍。
雖然鹵水蒸發(fā)也可以生成碳酸鋰,但是這一過程耗時數(shù)月。另一個棘手的問題是,鹵水中還有多種不同的鹽,包括錳鹽。而由于鋰離子和錳離子的性質(zhì)相似,(二者離子半徑幾乎相同,都為0.07 nm)使得二者的分離非常困難。
離子交換法是一種更有效的從低濃度鋰源中提取鋰的方法。離子篩允許鋰離子這樣的較小的離子通過,同時阻止較大的離子通過。向鹵水中加入離子篩后,其中的質(zhì)子就會被鋰離子取代。因此離子篩可以吸附鋰離子,進(jìn)而將其從鹵水中提取出來。
偏鈦酸對鹵水中的鋰離子的選擇性非常高。
鋰提取使用的離子篩是由二氧化錳制成的。德國波鴻大學(xué)(Ruhr University Bochum)的半導(dǎo)體及能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的專家,法比奧·拉·曼提亞認(rèn)為園田的研究非常有趣,因?yàn)樗皼]有在傳統(tǒng)的錳氧化物上繼續(xù)打轉(zhuǎn),而是另辟蹊徑,從含多種陽離子的鹵水中選擇性的回收鋰?!?
園田解釋說,他們之所以決定研究鈦氧化物是因?yàn)樵阡嚨拿摳竭^程中,鈦氧化物比錳氧化物更穩(wěn)定,因此鈦氧化物可以多次重生,反復(fù)使用。只需用酸對Li2TiO3進(jìn)行處理,就能將鋰脫附下來,同時重生形成H2TiO3。受偏鈦酸上離子交換位點(diǎn)的空間限制,這種材料對鋰的選擇性很高,而不會吸附鹵水中的陽離子中,如鈉、鉀、錳以及鈣。
拉·曼提亞認(rèn)為,“使用烏尤尼鹽沼中的鹵水使得這項(xiàng)研究的應(yīng)用價值很高?!彼蛨@田都很想知道這種偏鈦酸在鋰濃度極低的海水中是否有效。使用烏尤尼鹽沼中的鹵水實(shí)驗(yàn)的成功,說明該方法很有應(yīng)用價值。