《【Nature Communications】GWU研究项目发现新的锂来源方法》

  • 来源专题:新能源汽车
  • 编译者: 王晓丽
  • 发布时间:2025-02-11
  • 乔治-华盛顿大学的研究人员与其他机构合作开发了一种新方法,可直接从地热卤水中提取和提纯锂,用于制造电动汽车电池。

    传统上,从卤水中提炼锂需要 "太阳能蒸发,然后采用化学沉淀法,这浪费了大量水资源"。在 "电驱动直接从地热卤水中提取锂以生成电池级氢氧化锂 "项目中,乔治-华盛顿大学的研究人员研究了提取锂的替代方法。

    研究人员指出,新工艺避免了可能对环境造成破坏的刺激性化学物质,它使用一种特殊材料从盐水中选择性地捕捉锂离子。捕获的锂随后被转化为氯化锂,最后转化为适用于电动汽车电池的氢氧化锂。该系统本身 "由一个插层去离子电池(IDI)和一个 BMED 电池组成"。GWU 研究人员的最终产品显示,氢氧化锂的纯度为 99.5%。"研究小组补充说:"此外,我们还通过在 BMED 中加入氯化锂溶液,成功制备出纯度为 99.6% ± 0.2% 的氢氧化锂溶液,并通过结晶制备出 LiOH-H2O 粉末。

    研究人员还指出,包括硬岩开采和盐滩在内的现有锂资源不足以满足未来的全球需求。"研究人员写道:"这项研究提出了一种环境友好型解决方案,即利用地热卤水资源,特别是加利福尼亚州萨尔顿海(Salton Sea)等资源。"研究人员明确指出:"最近的研究表明,到 2030 年,估计将出现 538,000 公吨的供应缺口。这种新方法将打开获取锂储量的通道,而这些储量并不容易获得: "德国和法国的深部构造沉积盆地、意大利的火山沉积环境以及中国的青藏高原也发现了富含锂的地热卤水。

    研究小组还进行了经济分析,发现该方法可以以具有竞争力的成本生产电池级锂。更具体地说,研究小组明确指出 "最后,我们进行了技术经济分析(TEA),以评估该技术的经济竞争力,并估算出生产锂OH-H2O(LCOL)的平准化成本为 4.6 美元/千克锂OH-H2O,约为 2024 年 1 月市场价格的三分之一"。

    最终,研究人员列出了三大优势: "(1)在地热卤水中,锂对单价和多价竞争阳离子具有高选择性;(2)锂的捕获和释放过程完全由电力驱动,不消耗刺激性化学物质;(3)以具有竞争力的成本电驱动生成电池级一水氢氧化锂"。

    原文链接:Kong, L., Yan, G., Hu, K. et al. Electro-driven direct lithium extraction from geothermal brines to generate battery-grade lithium hydroxide. Nat Commun 16, 806 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56071-x

  • 原文来源:https://www.electrive.com/2025/01/31/gwu-research-project-discovers-new-lithium-sourcing-method/#comment-368200
相关报告
  • 《Nature:新研究发现9种新的冠状病毒》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-02-20
    • 在一项新的研究中,来自加拿大、法国、俄罗斯、西班牙、美国和德国的研究人员重新分析了所有公开的RNA测序数据,发现了比以前已知的RNA病毒多出近10倍的病毒,包括在一些意想不到的地方发现的几种新的冠状病毒。这个全球规模的RNA病毒数据库可以帮助快速识别病毒外溢到人类,以及那些影响牲畜、作物和濒危物种的病毒。相关研究结果于2022年1月26日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Petabase-scale sequence alignment catalyses viral discovery”。论文通讯作者为加拿大独立研究员Artem Babaian博士。 Babaian博士是Serratus项目合作的幕后推手。Babaian说,与云创新中心(加拿大英属哥伦比亚大学和亚马逊网络服务之间的公共/私人合作)合作,Serratus项目能够在亚马逊网络服务上建立一台“极其强大”的超级计算机,其功率相当于22500个CPU。 这台超级计算机读取了来自世界各地570万个生物样本的2000万GB(gigabyte, 千兆字节)的公开基因序列数据,寻找表明存在RNA病毒的特定基因。这些样本已经收集了13年,并在世界研究界内自由分享,包括从冰芯样本到动物粪便的一切样本。 Serratus项目的研究人员发现了132000种RNA病毒(以前只知道15000种)和9种新的冠状病毒。Babaian估计,如果没有云创新中心和亚马逊网络服务,传统的超级计算机需要花费一年多的时间和几十万美元来完成这项分析所需的2000年的CPU时间。Serratus项目在11天内花费24000美元完成了这一任务。 Babaian说,“我们正在进入一个了解自然界中病毒的遗传和空间多样性的新时代,以及各种各样的动物如何与这些病毒接触。我们希望是如果像SARS-CoV-2---导致COVID-19的冠状病毒---之类的病毒再次出现,我们不会措手不及。这些病毒可以更容易地被识别,并且可以更快地找到它们的天然病毒库。真正的目标是这些感染被及早识别,以至于它们永远不会成为大流行病。如果一名病人出现不明原因的发烧,一旦对血液进行测序,你如今可以将人类中的未知病毒与现有病毒的更大数据库联系起来。例如,如果一名病人在圣路易斯市出现了来源不明的病毒感染,你如今可以在大约两分钟内通过这种数据库进行搜索,并将这种病毒与例如2012年在撒哈拉以南非洲取样的一只骆驼联系起来。” 32岁的Babaian之前一直在加拿大英属哥伦比亚省癌症研究中心进行癌症基因研究,当COVID-19大流行病发生时,他转换了研究方向。Babaian说,这项新的研究是作为一个“有趣的副业”开始的,始于2020年3月3日,当时他和他的登山伙伴朋友---英属哥伦比亚大学工程系学生Jeff Taylor---“在一张餐巾纸的背面”勾勒出了这个想法。他指出,“我应该保留那张餐巾纸。” Babaian不久后向英属哥伦比亚大学的云创新中心(Cloud Innovation Centre)寻求帮助。Serratus项目,以英属哥伦比亚省Tantalus山脉的Serratus山命名,他和Taylor在2020年的一次攀登中看到了这座山,于是发起了这个项目。 Babaian回忆说,当第一批研究结果开始在他的笔记本电脑上闪现时,他正坐在他妻子的护理椅上,这表明Serratus项目不仅在工作,而且以几乎难以理解的速度产生数据。 他说,“这可能是我生命中最激动人心的科学时期。有两种类型的乐趣。第一类是微笑和开玩笑。第二类是当你在做这件事的时候很痛苦,但记忆却很闪亮,就像攀岩。在许多方面,Serratus项目是第二类乐趣。你只需要相信它会成功。” Babaian说,如果没有英属哥伦比亚大学云创新中心的支持,他不可能完成这项研究。他说,“云创新中心确实在那里为我们打开了大门。我们有一个想法,他们从他们的网络中带来了专家,使其成为现实。如今,全球社会可以从所有这些以前未被利用的研究中受益。” 英属哥伦比亚大学云创新中心主任Marianne Schroeder说,“Babaian带着一个创新的愿景找到了我们。英属哥伦比亚大学云创新中心的力量在于,我们将英属哥伦比亚大学的内部创新和技术团队与亚马逊网络服务的团队配对。我们非常荣幸能够支持这一愿景的实现;协助为复杂问题找到技术解决方案是我们的工作。” 参考资料: Robert C. Edgar et al. Petabase-scale sequence alignment catalyses viral discovery. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-021-04332-2.
  • 《【Nature Communications】获取高效环保锂的方法》

    • 来源专题:新能源汽车
    • 编译者:王晓丽
    • 发布时间:2024-06-12
    • 随着电动汽车市场的蓬勃发展,锂离子电池所需的矿物质--锂的需求也急剧上升。过去十年间,全球锂产量增长了两倍多。但目前从岩矿或卤水中提取锂的方法速度缓慢,能源需求大,环境成本高。此外,这些方法还需要浓度极高的锂资源,而且只有少数几个国家有这种资源。 现在,芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的研究人员优化了一种新方法,可以从更稀释、更广泛的矿物质来源中提取锂,这些来源包括海水、地下水以及压裂法和近海石油钻探留下的 "回流水"。 "目前,锂的需求量和产量之间存在差距,"Neubauer 家族分子工程助理教授、这项发表在 Nature Communications 上的新研究的资深作者刘冲(音译)说。"我们的方法可以从非常稀的液体中高效提取矿物质,这可以大大拓宽锂的潜在来源"。 在新的研究中,研究人员展示了某些磷酸铁颗粒如何能最有效地从稀液体中提取锂。他们的新发现可能会加速一个更快、更环保的锂提取时代的到来。 如今,锂电池中使用的大部分锂都来自两种基本的提取工艺。锂矿石可以用重型机械开采、粉碎,然后用酸处理以分离出锂。另一方面,卤水锂池则使用大量的水泵将水抽到地表,然后经过一年多的时间蒸发掉,从而获得干燥的锂。 研究人员率先采用了一种完全不同的方法,从稀液体中提取锂。他们根据锂的电化学特性,利用橄榄石磷酸铁的晶格来分离锂。由于锂的大小、电荷和反应性,锂会被吸入橄榄石磷酸铁柱的空隙中--就像水被浸入海绵的孔中一样。但是,如果柱体设计完美,同样存在于盐水中的钠离子就会被排除在外,或者以更低的水平进入磷酸铁柱。研究人员测试了橄榄石磷酸铁颗粒的变化如何影响其选择性分离锂而非钠的能力。 研究小组用不同的方法合成了橄榄石磷酸铁颗粒,得到了从20纳米到6000纳米不等的颗粒尺寸。然后,他们根据这些颗粒的大小将它们分成不同的组,并用它们制造出可以从弱溶液中提取锂的电极。他们发现,当磷酸铁颗粒过大或过小时,它们往往会让更多的钠进入其结构中。这导致锂的提取纯度降低。这些发现对于推动电化学锂萃取走向商业化应用至关重要。他们建议研究人员不仅要关注生产橄榄石磷酸铁,还要关注生产理想粒度的橄榄石磷酸铁。 原文链接:“Identifying critical features of iron phosphate particle for lithium preference,” Yan et al, Nature Communications, June 7, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-49191-3