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德国研究人员开发锂吸附技术以满足对储能材料的需求

来源：盖世汽车时间：2023-05-04 10:45:56

据外媒报道，德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和巴登-符腾堡能源公司（EnBW）的研究人员使用锂锰氧化物生产了一种锂离子筛，用来吸附地热卤水中的锂，将有助于满足对储能材料日益增长的需求。

锂金属可用于许多技术设备和车辆的电池。近年来，智能手机、笔记本电脑和电动汽车不断发展，全球对锂的需求急剧上升。迄今为止，欧洲一直依赖进口锂。其实，欧洲也有锂矿，即数公里深处的热水，其中含有高浓度的锂离子。通过地热系统从深处抽取热水，不仅可用于可持续供应电力和热能，还可用于地区性环保锂开采。

【资料图】

北德盆地和上部莱茵河地堑（Upper Rhine Graben）具有高锂浓度

KIT应用材料-储能系统研究所（IAM-ESS）负责人Helmut Ehrenberg教授表示：“根据地质来源，每升地热卤水中含有0.1-500毫克锂。”

在北德盆地测得的锂浓度高达240毫克/升，在上部莱茵河地堑测到的锂浓度达200毫克/升。Ehrenberg表示：“然而，从地热卤水中提取锂是一个重大挑战，因为锂离子与其他许多离子竞争。”

从深处热水中提取锂的一种方法是吸附，使锂离子在多孔固体表面积聚。这需要使用合适的吸附剂，不仅要具有锂选择性，而且在生产、使用和处理时具有环保性。此外，需要通过合适的解吸溶液，将锂离子从吸附剂中再次释放出来。

IAM-ESS研究人员、EnBW公司研发部门，以及来自弗劳恩霍夫化学技术研究所（ICT）和Hydrosion公司的科学家，共同制造了一个锂离子筛，并在实验室中进行了测试。

具有特殊晶体结构的锂离子筛

所提出的锂离子筛基于具有特殊尖晶石型晶体结构的锂锰氧化物。研究人员使用热液合成法进行生产，在高温高压下使水溶液中的物质结晶。在实验室测试过程中，该团队使用这种物质来吸附地热盐水中的锂离子。

这些卤水来自EnBW运营的布鲁赫萨尔（Bruchsal）地热工厂；该工厂位于上莱茵地嵌的卡尔斯鲁厄（Karlsruhe）和海德堡（Heidelberg）之间。在那里，EnBW的研发部门正在探讨从热水中提取锂的不同项目。

研究人员对吸附锂后的各种解吸溶液进行了测试。结果发现，在提取锂和保存吸附剂方面，乙酸的效果最好。然而，在所有测试的解吸溶液中，特别是醋酸解吸溶液，锂离子筛被竞争离子富集。这是由于布鲁赫萨尔的卤水矿物质含量高，而竞争离子富集会降低锂吸附能力。

未来的研究挑战在于进一步开发锂离子筛，使其更易操作并在相关过程中乎不影响其吸附能力，以及从实验室规模扩大到试点阶段。

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