盖世汽车讯 锂是智能手机、电动汽车及电网电池中的关键元素。获取锂的过程既耗时又耗能，但一项新技术有望使这一过程变得更加简便。

据外媒报道，德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的研究人员开发出一种将锂与其他共存元素分离的新方法。该方法有望加快这种关键元素的提取速度。研究人员受生物细胞中控制离子和分子进出的天然通道启发，构建出纳米级的人工通道；这些通道能够让锂离子通过，同时阻挡通常与锂共存的其他离子。

图片来源：德克萨斯大学奥斯汀分校

这些通道——即存在于膜内的微小孔隙——对锂的选择性是近期研发的其他锂转运体的2到5倍。研究人员表示，这些通道属于迄今为止所创造出的选择性最高的通道之列。

“锂被广泛应用于我们的手机、汽车和电网中，但如何以清洁的方式将其从地下提取出来，依然是一个难题，”Manish Kumar说道。他是Fariborz Maseeh土木、建筑与环境工程系以及McKetta化学工程系的教授，也是这项发表在期刊《Journal of the American Chemical Society》上的新研究的负责人之一。“我们的目标是开发出一种更快速、更清洁且更易于操作的提取工艺。”

在多种共存离子中精准“锁定”锂

锂存在于地下盐水（即卤水）、硬岩矿石以及回收的电池中。在这些来源中，锂常与其他溶解物质（如钠、钾、镁和钙）混合在一起。

要将锂从这些性质相似的离子中分离出来十分困难。目前所采用的方法不仅耗时、能耗高，还可能产生有害的废弃物。

这项研究基于此前开发的一项技术，该技术曾用于分离其他稀土元素——这些元素被广泛应用于风力涡轮机磁体、电动汽车电池和显示屏中。此次研究将这一方法拓展至锂的分离，展示了通道入口处的离子与化学基团之间的相互作用，如何结合通道本身的受限结构，实现对锂的高选择性传输。

“我们现在拥有的是一套‘工具箱’，而不仅仅是一个单一的研究成果，”Kumar实验室的研究科学家Harekrushna Behera表示，“通过深入理解离子如何与通道入口处的化学基团相互作用，我们能够着手设计出选择性更高的通道，用于提取锂，乃至其他关键矿物资源。”

从实验室走向规模化应用

该团队目前正致力于将这些通道集成到更大的膜结构中。他们所采用的膜材料是近期开发的一种由相互连接的“类细胞”层构成的结构，这些层可由脂质或类塑料聚合物制成。其目标是实现一种无需使用苛刻溶剂即可分离锂的连续化工艺。

为了评估该方法在实验室环境之外的实际表现，还需要在工业规模下，利用含有多种盐分的真实卤水进行实验。研究人员认为，该技术除了应用于锂矿开采外，还具有其他潜在用途，例如从废旧电池中回收锂，以及最终用于制造性能更优的电池隔膜。