近日，南京工業(yè)大學(xué)邢衛紅、仲兆祥教授團隊攜手澳大利亞蒙納士大學(xué)王煥庭院士，在《自然綜述：材料》期刊上發(fā)表了一篇題為《無(wú)機固態(tài)電解質(zhì)膜在鋰萃中的應用》的評述論文。該論文首次系統性地揭示了無(wú)機固態(tài)電解質(zhì)（ISSEs）的離子分離特性，為高效海水提鋰技術(shù)開(kāi)辟了全新的設計思路。這一技術(shù)突破，有望讓全球海洋中蘊藏的2300億噸鋰資源迎來(lái)商業(yè)化的曙光。
傳統海水提鋰技術(shù)面臨著(zhù)諸多難題，由于海水中鋰濃度極低，僅為0.1 - 0.2 ppm，且存在鈉、鎂等干擾離子，導致提鋰效率低下，同時(shí)還會(huì )造成嚴重的環(huán)境污染。邢衛紅團隊創(chuàng )新性地提出利用無(wú)機固態(tài)電解質(zhì)膜的埃級離子通道，通過(guò)“尺寸篩分”與“電荷排斥”的雙重機制，實(shí)現了鋰離子的高效捕獲。
在材料方面，氧化物基ISSEs（如LAGP、LATP）具有獨特的晶體結構優(yōu)勢，其晶格孔徑僅允許脫溶劑化的鋰離子（半徑0.76 ?）通過(guò)，而鈉（1.02 ?）、鎂（0.72 ?）等離子因尺寸或電荷不匹配被有效阻隔，鋰選擇性高達10?，遠超傳統聚合物膜的102。并且，鋰離子在遷移過(guò)程中需先脫去水合殼層，裸離子在晶格空位間跳躍遷移，形成“智能門(mén)禁”效應，實(shí)驗表明LATP膜在海水環(huán)境中連續運行30天性能未出現衰減。
團隊還系統梳理了ISSEs的三大技術(shù)路線(xiàn)。氧化物基ISSEs耐水性強、熱穩定性高，已實(shí)現工業(yè)化應用；硫化物基ISSEs理論離子電導率接近液態(tài)電解質(zhì)，但遇水易降解，通過(guò)表面包覆技術(shù)可延長(cháng)穩定性；鹵化物基ISSEs三維開(kāi)放結構促進(jìn)鋰離子三維擴散，兼具電導率與耐水性。
目前，團隊已成功將ISSEs膜應用于海水和鹽湖鹵水提鋰實(shí)驗，獲得了純度＞99.95%的鋰產(chǎn)品。不過(guò)，未來(lái)技術(shù)落地還需攻克規?；苽?、穩定性?xún)?yōu)化以及能源效率提升等挑戰。
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