無機固態電解質膜為海水提鋰提供新選擇

日前，記者從南京工業大學獲悉，該校教授邢衞紅、仲兆祥團隊與澳大利亞蒙納士大學教授王煥庭合作，在《自然綜述：材料》發表題為《無機固態電解質膜在鋰萃取中的應用》評述論文，首次全面介紹了無機固態電解質，並揭示了這類材料的離子分離特性，為高效鋰離子分離膜設計提供了新思路。

數據顯示，地球陸地上可開採鋰資源僅約2200萬噸，海水中卻藴藏2300億噸鋰。然而，高效、綠色的海水提鋰技術被視作科研界難啃的“硬骨頭”。

“與新興的離子分離膜材料相比，無機固態電解質憑藉快速的鋰離子傳輸和高離子電導率成為離子分離膜的理想選擇。”仲兆祥介紹，目前，鋰主要通過陸上礦石和鹽湖滷水提取，工藝耗時、成本高且污染環境。2015年，無機固態電解質首次被用作鋰離子選擇性膜從海水中回收鋰。此後，具有不同晶體結構的無機固態電解質材料也相繼被開發併成功用於鋰離子的分離與回收。

無機固態電解質的晶體結構是其選擇性離子傳輸機制的核心。在其間隙位點與晶格空位之間構建剛性、有序的離子通道，有利於與晶格結構相匹配的離子快速傳輸。由於無機固態電解質的晶格孔徑有限，無法容納帶有完整水合殼層的鋰離子，因此鋰離子在通過材料前必須首先脱去外層結合的水分子。脱水後，裸離子穿過晶格，在相互連接的空位和間隙缺陷形成的離子通道之間跳躍，實現高效的離子傳輸。

“離子通道的尺寸類似‘智能門禁’，與晶格結構相匹配的離子，如鋰離子，可‘絲滑通過’，而不匹配的離子則被排除在外，從而實現選擇性離子傳輸。”論文第一作者、南京工業大學化工學院教授劉澤賢説。

研究團隊在論文中簡要介紹了無機固態電解質的多種類型，以及其發展過程中面臨的技術挑戰，並着重強調了這種新型鋰離子選擇性膜材料在直接鋰萃取方面的巨大潛力。作為一種創新的離子選擇性膜材料，無機固態電解質能夠高效、精準地分離並提取鋰離子，不僅能夠克服傳統提鋰方法效率低、污染重等難題，還大幅提升了鋰的回收效率。

據悉，目前該校實驗室自主研發的無機固態電解質膜，已成功應用於海水和鹽湖滷水的鋰提取實驗，並獲得高純度的鋰產品。

《光明日報》（2025年05月28日 08版）