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科学家通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等多种手段揭示了LAGP膜在锂提取过程中微观演变与性能变化！

时间: 2025-03-16 17:33:15 | 作者: 华体会竞猜

　　科学家通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等多种手段揭示了LAGP膜在锂提取过程中微观演变与性能变化！

　　研究开发出一种新型锂选择性膜和电极系统，实现从盐水中高效提取锂并伴随能量输出，能耗低至1.6Wh/molLi，锂/镁选择性高达450倍。新技术为锂供应链革新提供新思路。

　　锂（Li）是一种关键的能源材料，因其大范围的应用于可再次生产的能源储存和电动汽车电池等领域，需求量迅速增长。然而，传统的锂开采技术主要依赖于从大陆盐湖中通过蒸发法提取，这一过程非常缓慢且消耗大量水资源，导致其灵活性差、环境影响大，并且难以适应市场的短期变化。与传统材料相比，直接锂提取技术因其效率更加高、成本更低、环境友好性更强，逐渐受到关注。然而，当前的直接提取方法存在分离选择性差、能耗高等问题，限制了其应用。尤其是在锂/钠分离上，因两者具有相似的离子半径，分离难度较大，给锂提取带来了新的挑战。

　　为了解决这一问题，斯坦福大学Yi Cui（崔屹）院士团队的研究人员在锂提取技术探讨研究中取得了新的突破。他们设计了一种基于陶瓷锂选择性膜和氯化银电极的提锂系统，实现了从模拟盐水中自发提取锂并且伴随能量输出的创新性方法。该系统利用了离子分离过程中的巨大浓度差作为驱动力，通过实验验证了Gibbs–Donnan平衡理论的有效性。与传统电驱动提锂技术相比，该团队成功将能耗降低至1.6 Wh/molLi，且系统在300小时的运行中保持了450倍的高锂/镁选择性。研究表明，即使在喂料盐水中锂离子浓度远低于对离子的情况下，该系统仍能实现自发富集。该研究明显提高了锂提取的性能，为锂供应链的革新提供了新的思路，并为未来碳负离子分离工艺的研究奠定了基础。

　　本文通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等多种表征手段，揭示了LAGP膜在锂提取过程中微观结构的演变与性能变化。XRD分析显示，经过850℃烧结处理后的LAGP膜展现出良好的晶体结构，这为后续的锂离子选择性提供了基础。此外，SEM结合能量色散X射线谱（EDS）分析进一步探讨了LAGP膜在锂提取过程中元素的分布情况，确认了在锂离子的作用下，膜表面的微观形貌发生了显著变化。

　　针对锂提取过程中出现的选择性与能量输出之间的关系，本文通过对LAGP膜在锂与镁分离过程中的电化学行为进行深入研究，发现膜的Li/Mg选择性达到了450，且法拉第效率接近于1。这一现象的背后是LAGP膜的独特微观机理，通过对其电导率和离子交换特性的分析，揭示了其在高离子浓度条件下的优越性能。这不仅为实现高效锂提取提供了理论依照，也为未来其他离子的分离与回收奠定了基础。在此基础上，本文通过X射线光电子能谱（XPS）技术对LAGP膜的表面化学状态进行了表征，结果显示膜在Na+-富集溶液中经过长时间操作后，其锂选择性和法拉第效率有所降低，这与膜的稳定性紧密关联。通过对膜的后期检查，发现膜中产生了微观裂纹，而这些裂纹的形成与Na+的进入及其对LAGP晶格的影响有直接关系。这一发现为改善膜的稳定性和选择性提供了重要的指导，特别是在Na+浓度较高的条件下。总之，经过上述多种表征手段的系统分析，深入探讨了LAGP膜在锂提取过程中的微观机制及其影响因素。这些研究不仅提升了对锂提取过程中关键材料性能的理解，还推动了新材料的制备与优化，为实现碳负锂提取的目标提供了新的思路和方法。这些进展有望在资源回收和环境保护等领域产生深远影响，促进有关技术的加快速度进行发展与应用。

　　本文展示了自发离子分离在锂提取中的潜力，尤其是通过对比能量消耗和提取效率，强调了该方法的碳负面特性。首先，自发锂提取过程不仅具备良好的选择性和高提取速率，而且还能在锂/镁分离过程中产生能量，这为未来的锂提取提供了新的思路和方向。其次，文章提出了通过优化电池阻抗、使用廉价耐用的材料以及采用堆叠设备结构等方法来提高提取效率和减少相关成本。这些创新性的改进为推动锂提取的规模化和经济化奠定了基础。此外，研究还揭示了锂选择性膜在钠富集溶液中的稳定性问题，并通过选择正真适合的电解质以提高法拉第效率，为膜材料的长期稳定性提供了参考。