海水可提供无限量"锂"，为电动汽车解决了一大难题

电动汽车时代的来临刺激了对锂的需求，轻金属是制造动力充电电池的关键，但是轻金属并不丰富，而且提取成本还不低。最近，有研究人员报告了开发几乎无限的锂供应的一个重要步骤:直接从海水中提取。

首尔国立大学的化学工程师张旭表示，"如果这方法可行，代表着该领域取得了的实质性进展"。同时他还补充说，如果可以从海水中提取锂，那么从废旧电池中回收锂是同样是可行的。

锂被认为是可充电材料，因为它比其他电池材料可以储存更多的能量，制造商每年使用超过160，000吨，这一数字预计在未来十年将增长近10倍。但是锂的供应是有限的，并且集中在少数几个国家，在这些国家，锂要么被开采，要么被从海水中提取。

锂的稀缺引发了人们的担忧，即未来的短缺可能导致电池价格飙升，并阻碍电动汽车和其他依赖锂的技术的发展，如特斯拉动力墙(Tesla Powerwalls)，这种固定式电池通常用于储存屋顶太阳能。

海水中含有大量的锂离子，世界海洋中估计含有1800亿吨锂，但是它是稀释的，大约是百万分之0.2。研究人员设计了许多过滤器和薄膜，试图选择性地从海水中提取锂。但是这些努力依赖于蒸发掉大量的水来浓缩锂，这需要大量的土地使用和时间，迄今为止，这种做法并不是很理想。

于是其他研究人员尝试使用锂离子电池电极直接从海水和盐水中提取锂，而不需要先蒸发水。这些电极由夹层状的层状材料组成，设计用于捕获和保存锂离子作为电池电荷。本以为在海水中，施加在抓锂电极上的负电压将锂离子拉进电极，但是它也吸收了钠，一种化学性质相似的元素，在海水中的含量是锂的10万倍。如果这两种元素以相同的速度进入电极，钠几乎完全挤掉了锂。

为了解决这个问题，由斯坦福大学的材料科学家崔屹领导的研究人员寻找使电极材料更具选择性的方法。首先，他们在电极上涂上一薄层二氧化钛作为屏障。因为锂离子比钠离子小，所以它们更容易穿过并进入电极夹层。

研究人员还改变了他们控制电压的方式。他们没有像其他人那样给电极施加恒定的负电压，而是循环使用。首先，他们施加一个负电压，然后短暂地关闭它。接下来，他们施加一个正电压，再次关闭它，并重复这个循环。

崔解释说，电压的变化导致锂和钠离子进入电极，停止，然后在电流反向时，这两者开始向外移动。但由于电极材料对锂的亲和力略高于钠，锂离子首先进入电极，最后离开。因此，重复这个循环会将锂集中在电极中。经过10次这样的循环，这个过程只需要几分钟，最终得到1：1的锂和钠离子。

虽然与以前用电池电极提取锂的尝试相比，这种选择性至少增加了一倍。但这一进展仍不太可能便宜到足以与陆上开采锂竞争，于是他们的研发团队正试图使用其他类型的锂离子电池电极来提高选择性。

最后崔屹还补充说，这种方法也可能被证明有助于从废弃电池中回收锂，给金属带来第二次生命——并有可能增强电动汽车的优势。