Устойчивое извлечение лития для батарей EV

В гонке за обеспечение лития для электромобилей (EV) исследователи из Райсского университета представили новаторский метод извлечения, который мог бы трансформировать отрасль.Их исследование, опубликованное в Science Advance, демонстрирует инновационное использование твердотельных электролитов (SSE) в качестве мембранных материалов, достигая почти идеальной селективности лития в водных растворах.

Первоначально разработанный для литий-ионной проводимости в твердотельных батареях, SSE были перепрофилированы, чтобы обеспечить беспрецедентный уровень разделения ионов.В отличие от обычных мембран, которые используют наноразмерные поры для переноса ионов, SSE работают через безводный механизм прыжков в жесткой кристаллической решетке.Эта структура эффективно блокирует конкурирующие ионы, такие как натрий и магний, что позволяет пройти только литий.


«Задача заключается не в увеличении производства лития - это делает это устойчивым и экономически жизнеспособным способом», - сказал ведущий исследователь Menachem Elemelech, профессор Райс Университет.

Традиционные методы экстракции лития, включая добычу и испарение рассола, являются ресурсными и экологически вредными.Ученые изучают прямую экстракцию лития (DLE) из нетрадиционных источников, таких как промышленные сточные воды и геотермальные рассолы для решения этих проблем.Однако существующие технологии DLE борются с ионной селективностью, делая литиевое разделение неэффективным.

Команда Elmelech преодолела эту проблему, используя мембраны на основе SSE в системе электродиализа, где приложенное электрическое поле движет иоонами лития через мембрану.Даже в решениях с высокими концентрациями конкурирующих ионов мембраны SSE последовательно достигали уровней чистоты лития, которые обычные технологии не смогли достичь.

«Решетка SSE действует как молекулярное сито, исключая нежелательные ионы, позволяя пройти литий», - объяснил Сохим Патель, первый автор и постдокторский исследователь исследования в MIT.

Поскольку в секторах EV, электронике и возобновляемой энергии растут спрос на литий, этот прорыв может обеспечить устойчивое решение для сбора лития.Сокращая зависимость от горнодобывающей и химической очистки, экстракция на основе SSE может обеспечить стабильное снабжение лития с минимальным воздействием на окружающую среду.Помимо лития, исследователи считают, что мембраны SSE могут вдохновить новые технологии для извлечения других критических элементов, проложив путь к более устойчивому восстановлению ресурсов.