为满足电动车及可再生能源储能装置对锂资源日益增长的需求，开发更高效的提锂技术成为当务之急。传统的市场锂供应依赖于以硬岩矿床和盐湖卤水，这些资源在地理上分布不均匀，同时，传统的提锂技术面临着高能耗、高排放及对当地环境的破坏等挑战。相比之下，低品质卤水，例如沉积水、地热水、油田伴生水、海水等，因其庞大的储量和广泛的地理分布而拥有巨大的潜力。然而，低品质卤水中锂浓度很低，而干扰离子，特别是与锂化学性质相近、分离难度大的镁离子浓度很高，传统技术在分离提取锂离子中面临重要挑战。
　　

　　图1. 低品质卤水储量巨大及当前阶段下提锂技术的局限性

　　针对上述挑战，南京大学何平教授与周豪慎教授团队深入而全面地研究了当前已知的含锂水域及开采现状，首次明确定义了"低品质卤水"这一概念，即锂浓度低于0.26 g/L或镁锂比高于6.15的卤水。低品质卤水中锂资源开采难度较大，但在全球锂资源可持续供应中发挥着关键的作用，必须进一步开发新技术实现低质卤水锂资源的开采。为此，团队从热力学与动力学角度详尽的分析了当前几类针对低品质卤水型锂源的提锂技术。通过数据可视化分析，团队系统总结了几类提锂技术的优势及所面临的痛点和挑战。
　　

　　图2. 全球主要含锂水体的锂浓度和镁/锂比，以及不同提锂技术的效果

　　分析指出，当镁锂质量比超过100时，沉淀法和萃取法将难以用于这类卤水的锂资源提取。相比之下，膜法、吸附法和电化学法展示了更强的适用性，特别是近年来已有报道成功使用此类方法从海水中提取锂资源。文章最后指明了未来提锂技术的发展方向，例如如何进一步提高提取效率、降低成本及优化操作条件。未来应重点关注提升经济性、缩短生产周期，并进一步减少对环境的影响。
　　相关工作以"Lithium extraction from low-quality brines"为题，于2024年12月12日发表在《Nature》上（DOI: 10.1038/s41586-024-08117-1）。南京大学现代工程与应用科学学院何平教授与周豪慎教授为论文通讯作者，南京大学功能材料与智能制造研究院杨思勰助理教授和2020级直博生王义钢共同为论文第一作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金等项目的资助，同时也得到了固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心、江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室和南京大学储能材料与技术中心等单位的支持。