不用曬太陽！科學家破解鋰提取難題

鋰，被稱為“白色石油”，是電動汽車和儲能電池的核心原料。但目前全球近一半的鋰產自南美“鋰三角”（智利、阿根廷、玻利維亞）的鹽湖，依賴一種古老而低效的方法：太陽能蒸發池。工人們將富含鋰的鹵水抽入巨大淺池，在烈日下暴曬18到24個月，靠自然蒸發濃縮，再提取鋰鹽。這種方法不僅耗時極長、占地廣闊（一個項目常需數十平方公里），還大量消耗本就稀缺的水資源，并受氣候限制——陰雨天一多，進度全亂。更糟的是，許多富含鋰的鹵水（如美國加州薩爾頓海、德國地熱田）因鎂含量高或氣候潮濕，根本無法用蒸發法處理，導致巨量資源沉睡地下。

現在，哥倫比亞大學工程學院的研究團隊帶來了一項突破性解決方案：一種名為 S3E（Switchable Solvent Selective Extraction，可切換溶劑選擇性萃取）的新技術。它能在幾小時內從鹵水中高效提取高純度鋰，不受氣候影響，幾乎不耗水，還能處理傳統方法無法利用的低濃度、高雜質鹵水。這項成果發表于2026年1月的《焦耳》（Joule）期刊，被業內視為可能重塑全球鋰供應鏈的關鍵一步。

S3E的核心是一種溫敏型溶劑——它在室溫下能像磁鐵一樣“抓取”鋰離子和少量水分子，形成富鋰相；當加熱到50–60°C時，又會“松手”，釋放出純凈的鋰溶液，并自動再生，循環使用。整個過程無需添加化學吸附劑，也不產生固體廢料。最關鍵的是，它對鋰的選擇性極高：比鈉高10倍，比鉀高12倍，還能通過沉淀步驟有效排除鎂——這正是困擾薩爾頓海等資源開發的最大難題。

在模擬薩爾頓海鹵水的實驗室測試中，S3E系統僅用四次循環就回收了近40%的鋰。研究團隊估算，若實現連續運行，效率還可大幅提升。更誘人的是，所需熱量可來自工業廢熱、地熱或太陽能集熱器，成本低廉且綠色。

“太陽能蒸發根本無法滿足未來需求，”項目負責人、哥倫比亞大學副教授Ngai Yin Yip指出，“而薩爾頓海一個地方就蘊藏足夠制造3.75億輛電動車的鋰——相當于美國所有注冊車輛的兩倍多。我們不能讓它繼續沉睡。”

與當前主流的“直接鋰提取”（DLE）技術相比，S3E的優勢在于簡單、快速、可擴展。它不依賴昂貴膜材料或復雜電化學裝置，設備可模塊化部署，適合中小型項目。這意味著，過去被忽視的分散型鋰資源（如歐洲地熱井、中國鹽湖）都可能成為新供應源，減少對少數地區的依賴。

當然，這仍是實驗室驗證階段。團隊正與能源公司合作推進中試，目標是在2027年前建成示范工廠。挑戰包括溶劑長期穩定性、大規模傳質效率等，但方向已明確：鋰提取必須從“靠天吃飯”走向“按需生產”。

在全球加速脫碳的今天，清潔能源的“綠色成色”，不應被骯臟的供應鏈拖累。正如Yip教授所說：“我們總談綠色能源，卻很少談供應鏈有多‘臟’。真正的可持續轉型，需要從源頭開始清潔。”而S3E，或許就是那把打開清潔鋰礦大門的鑰匙——讓電動車真正駛向可持續的未來。

參考資料：“A novel approach for direct lithium extraction from alkali metal cations in brine mixtures using thermally switchable solvents” by Elizabeth Dach, Juliana Marston, Sara Abu-Obaid, Allison Peng and Ngai Yin Yip, DOI: 10.1016/j.joule.2025.102265