利用地热资源满足我们的锂需求

寻找更多锂资源

随着电动汽车的兴起，对锂离子电池的需求激增，对锂资源的需求也随之增加。预计这一需求将继续呈指数级增长，但曲线的陡峭程度取决于电动汽车的普及速度。

来源: Statista

这带来了一些问题，因为锂很难提取。过去，这导致价格剧烈波动，导致电池和电动汽车制造商的投入成本大幅波动。

来源: 碳信用

目前，锂主要从硬岩或盐水中提取，这两者都需要大量的能源或水消耗。

另一种方法是利用地热盐水（地下矿床中的水）生产锂。但从技术角度来看，这很棘手。

莱斯大学研究人员的工作或许可以改变这一现状，他们在著名刊物《美国国家科学院院刊》上发表了他们的研究成果，题为“用于从盐水中选择性提取锂的三室电化学反应器¹“。

锂来自哪里？

锂仅占地壳的 0.002%，而且很少在具有商业价值的浓缩矿床中发现。

目前，世界上大部分电池和精炼锂都产自中国。锂矿本身主要在“锂三角”（智利、阿根廷、玻利维亚）、中国和澳大利亚开采。

来源: 自然科学进展

这促使其他国家寻找替代来源，地下盐水就是一个不错的选择。例如，最近发现 阿肯色州石油和天然气矿床旁边的盐水中可能含有比美国之前已知的所有锂储量更多的锂资源.

这些盐水通常含有相对较高的锂浓度。问题是如何从这些盐水中提取锂，因为它们通常还含有其他矿物的复杂混合物。

由于这些盐水浓度很高，直接锂提取（DLE）被认为是迄今为止使用的大型蒸发池的替代方案。

来源: 欧洲新闻

直接提锂

直接提取通过选择性提取工艺瞄准锂原子。这可以实现 通过几种不同的方法:

• 基于吸附的 DLE，其中锂被专用材料物理吸收。
• 基于离子交换的 DLE，其中锂与阳离子（正离子）进行交换。
• 基于溶剂萃取的 DLE，其中有机液体溶剂吸收并溶解盐水中的锂。

来源: 锂收获

电化学锂提取

另一种尚未得到深入探索的方法是电化学锂提取。其理念是利用强电流将锂与盐水中的其他矿物分离。

正如我们所说，这些盐水中含有许多其他具有类似离子大小和电荷的矿物质，包括镁、钙、钠和钾。这使得任何基于离子特性的方法都很困难，因为你需要多次操作才能完全选出锂。

替代方案可以是使用电流，但盐水中通常含有大量的氯离子，在传统的电化学过程中，氯离子会在分离锂的过程中变成剧毒的氯气。

氯气，也称为卤素，在第一次世界大战期间曾被用作战斗气体。然而，在电化学锂提取过程中产生氯气的问题迄今为止阻碍了该技术的商业化应用。

利用电池技术提取锂

但矛盾的是，电池技术的创新可能有助于解决相同电池的锂提取问题。莱斯大学的研究人员使用了一种新开发的锂离子导电玻璃陶瓷 (LICGC) 膜，这种技术通常用于电池，但从未应用于锂加工。LICGC 是一种固体电解质材料，是制造固态电池的良好候选材料。

该膜非常有效，可以选择性地仅让锂离子通过，同时阻止其他化学物质的离子通过。

三室电化学反应器

用于锂提取的传统电化学反应器设计有两个室：第一个室包含目标盐水，第二个室包含提取的锂。

通过在中间添加 LICGC 膜，研究人员创建了一个中间第三个室，其中主要只有锂可以通过 LICGC。

“长期以来，我们一直在努力解决锂提取效率低下和环境影响的问题。这座反应堆证明了将基础科学与工程智慧相结合解决现实问题的力量。”

王浩天，莱斯大学化学与生物分子工程副教授。

在研究人员的测试中，锂的纯度达到了97.5%，而Na+、K+、Mg2+、Ca2+的浓度却很低，低于研究人员仪器的检测限。

更重要的是，它对氯离子的阻隔效果特别好，大大减少了氯气的产生。新设计不会消耗大量电力并产生有害气体，只有 6.4% 的总电力与氯离子发生反应。

 但仍有一些问题需要解决

在测试过程中，研究人员注意到 LICGC 膜上积聚了钠离子。如果不加以控制，这种积聚可能会随着时间的推移影响反应堆的效率。因此，在解决这个问题之前，三室电化学反应器还无法进行商业规模部署。

解决该问题的可能性之一是对盐水进行预处理以降低钠含量。

另一个方法是找到专门的膜涂层，从一开始就阻止钠离子附着。

投资锂和电池技术

锂离子电池已经多次改变了世界，从允许人们随处携带先进的电子设备到仅用电力为汽车提供动力。

他们可能还会再次这样做，或者开发其他类型的电池，通过实现 100% 可再生电网或在达到足够高的能量密度时实现飞机电气化。

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如果你对选择特定的锂或电池公司不感兴趣，你也可以研究生物技术 ETF，例如 放大锂和电池技术ETF（BATT）、全球 X 锂和电池技术ETF（LIT），或 WisdomTree 电池解决方案 UCITS ETF，这将提供更加多样化的投资机会，以利用不断增长的锂和电池行业。

或者您可以咨询我们的“十大电池金属和可再生能源矿业股票“。

直接锂提取公司

林廷托

力拓集团是矿业巨头（世界第二大矿业公司），在铁矿开采、铜矿、铝矿、金矿、铀矿等矿产资源方面占有重要地位。

力拓正在快速扩张，尤其是 几内亚西芒杜大型铁矿项目 以及蒙古历史上最大的项目奥尤陶勒盖铜矿。

力拓预计将在未来25年内贡献全球铜供应增长量的5%。

最近，该公司大举进军锂矿开采领域，收购了锂业巨头 Arcadium Lithium，而 Arcadium Lithium 本身是大型锂生产商 Allkem 和 Livent 于 2023 年合并的结果，使其成为全球第三大锂生产商。

来源: 弓箭

此次合并创建了一家涵盖所有锂生产和加工步骤的公司。Arcadium 已制定扩张计划，到 2028 年底将产能增加一倍以上

Arcadium 创新

数据源

关于此次收购，有人形容“力拓的真正奖赏” 是 Arcadium 的直接锂提取 (DLE) 技术。 Arcadium 实际上从 1996 年开始就致力于 DLE 的研究，并结合蒸发磅，并且最近在使其成为一种独立的提取方法在商业上可行的方面取得了重大进展。

值得注意的， Livent 于 2023 年收购了 ILiAD Technologies.

“ILiAD 技术平台将卓越的锂选择性吸附剂与连续逆流床处理相结合”

“Livent 是全球领先的基于 DLE 的生产流程实践者和最大用户，我们很高兴他们认识到 ILiAD 为 DLE 的未来带来的优势。

看来，Arcadium 在 DLE 方面的长期专业知识和 ILiAD 的“各种条件下的大量含锂盐水”是力拓决定收购 Arcadium 的主要原因，此外，由于锂市场的周期性，Arcadium 的估值较低。

虽然从长远来看，电化学锂提取可能会取代基于吸附剂的方法，但如果这成为未来的主要锂提取方法，那么扩大 DLE 的经验也可能会获得回报。

锂箔

Arcadium 还开发了 LIOVIX，一种可印刷的锂箔，可用于提高电池性能、降低制造成本并减少锂的使用。

来源: 弓箭

力拓的绿色形象

Arcadium 的收购使力拓牢牢地站在了矿业创新者的阵营中，因为它通过合资企业在铜矿开采方面进行了创新 努顿。 Nuton 的新技术可以大大提高从开采的矿石中回收铜的速度。

力拓的铝生产是低碳的因为水力发电被用来将铝土矿提炼成氧化铝，然后再提炼成铝。

力拓还投资了其他锂项目，最近收购了 阿根廷Ricon项目 和 塞尔维亚备受争议的 Jadar 锂项目（可能是欧洲最大的锂项目）。

由于最近的收购和新项目，力拓越来越应该被视为一家以铁矿开采为核心的矿业公司，其绿色形象日益增强，能源转型所需的所有金属，尤其是铜、低碳铝和锂，都呈现强劲增长势头。

学习参考：

^{1. Feng, Y., Park, Y., Hao, S., Fang, Z., Terlier, T., Zhang, X., Qiu, C., Zhang, S., Chen, F., Zhu, P., Nguyen, Q., Wang, H., & Biswal, SL (2024). 用于从盐水中选择性提取锂的三室电化学反应器。 美国国家科学院院刊，121（47），e2410033121。 https://doi.org/10.1073/pnas.2410033121}