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【数码爱好者】随着电动汽车的蓬勃发展，你是否曾经注意到，我们毫不在意的可充电锂（Li）电池正变得越来越稀缺？ 锂离子电池发明至今已近30年，并一直占据着主要市场。但现在，锂已变得越来越稀缺，且开采成本也越来越高，甚至已成为战略矿产资源。 而就在我们醉心于各种各样的电子产品不能自拔的时候，一场隐藏在水面以下的战役却默默的打响了。 锂有多重要？ 作为目前已知的最轻的金属，不论是在水里，还是在煤油里，锂都会浮上来燃烧，以至于化学家们只好把它强行塞到凡士林油或液体石蜡中。 神奇的锂玻璃 1882年，肖特（H·Hovestaclt）研究发现，锂用于玻璃工业可以提高产量，延长玻璃窑炉寿命，还能避免硼和氟对空气的污染。 加了锂的玻璃，可以阻挡X光辐射，含锂玻璃被广泛应用于显像管时代的电视机，以减少对观众的辐射； 普通玻璃生产的水杯，每一杯热水中大约含有万分之一克玻璃，而锂玻璃的溶解性约为普通玻璃的1/100，锂玻璃基本做到了“永不溶解”； 如果把锂加入到陶瓷中，则能够降低热膨胀系数，也就是说，含锂陶瓷产品可以经受住冷热的急剧变化、机械洗涤的摩擦及洗涤剂的侵蚀。 治疗躁狂症的关键药物 1948年，澳大利亚精神科医生约翰·凯德把锂试用于10名躁狂症患者的治疗中，得到了戏剧性的成功。 在不接受治疗的情况下，躁狂症患者的自杀率是普通人群的10-20倍。 利用锂制造的碳酸锂可以将自杀率降低10倍。现在，锂化合物成为治疗这种精神障碍的标准疗法，也是精神病学史上一直有效的药物之一，但锂在此方面的作用机理依旧是个谜。 锂能用来制造核弹 1千克锂燃烧可放出42998千焦的热量，而1千克锂通过热核反应放出的能量则相当于20000吨优质煤的燃烧。 在中国新疆准噶尔盆地，就有一处被列为国家高度机密的地区——可可托海矿。因为这里提供了中国制造氢弹所需的锂，而被誉为“英雄矿”、“功勋矿”。 中国的锂有多少？ 中国锂资源储量少但消耗量巨大 2018年，全球锂的产量达到8.5万吨，同比增加20%。产量居首的是澳大利亚，占到世界的60％，其次是智利（19％）和中国（9％）。而从储量来看，智利遥遥领先，占到世界的近60%，其次是澳大利亚（近20%）和阿根廷（超过10%）。 而在锂电池的产量方面，中国是首屈一指。BNEF数据显示，2019年初，全球锂电池制造能力达316千兆瓦时（GWh）。其中，中国锂电池产能位居世界首位，占73%，其次是美国，远远落后于中国位居第二位，占12%。 简单点说，中国的锂资源非常依赖进口，产业需求极其旺盛，自身储备严重不足。 国际巨头争夺锂资源，中国也不甘落后 锂被誉为“21世纪的能源金属”，国际巨头纷纷涉足锂矿。 2018年4月，软银集团投入约80亿日元，取得了内玛斯卡锂业9.9％的股权。这是软银集团的首个矿山投资项目。此前，软银对这种资源型的重资产投资机会不屑一顾。 除了软银之外，丰田集团旗下的丰田通商正联手澳大利亚锂矿商在阿根廷提炼锂矿，同时还将在日本福岛合作建厂生产氢氧化锂。此外，三井物产与住友金属矿山也在菲律宾投资了2家生产锂电池原料的冶炼厂。 对锂资源有直接需求的全球知名车企都将锂电池的供应延伸到上游锂资源。宝马、丰田以及特斯拉等纷纷延长自己的原料供应链，布局上游锂矿资源。 当然，中国企业也不甘落后，中国的天齐锂业、赣峰锂业，已经获得了全球最大的锂矿石供应国澳大利亚、最优质的盐湖锂资源国智利和阿根廷等全球热点及优质资源区的部分权益。作为目前是全球第三大生厂商，天齐锂业持有泰利森锂业有限公司51%的股份，后者拥有全球最大的锂辉石矿格林布什，曾为全球供应了65%的锂矿石。 而锂的争夺，又绝不只是企业布局这么简单而已。作为战略性资源，锂的重要性几乎可以等同于下一个时代的石油。而有关石油所引发的各种政治问题，已经切身的影响到了我们每一个人... 锂可能要失势了？ 改变发生在近段时间，据《SCIENCE》 报道，有研究人员报告称，'直接从海水中提取锂'技术实现突破，人类未来将有几乎接近于无穷无尽的锂资源可供使用。 首尔国立大学的化学工程师蔡成宇表示，这一领域'取得了重大进展'。他补充说，这种方法也可能被证明对从废旧电池中回收锂是有用的。 据估计，全世界海洋中含有1800亿吨锂，但它是稀释的。研究人员设计了许多过滤器和膜，试图从海水中选择性地提取锂。但这些努力依赖于蒸发掉大量的水来浓缩锂，这需要大量的土地和时间，并不经济。 崔和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，而不需要首先将水蒸发。这些电极由三明治状的分层材料组成，设计用来捕捉和保持锂离子作为电池的电荷。在海水中，施加在锂抓取电极上的负电压将锂离子拉入电极中。但它也吸收了钠（化学性质与锂相似），在海水中的含量是锂的10万倍左右。如果这两种元素以相同的速度进入电极，钠几乎完全排斥锂。 为了解决这个问题，斯坦福大学材料科学家崔奕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层薄薄的二氧化钛作为屏障。因为锂离子比钠小，所以它们更容易蠕动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在电极上施加恒定的负电压。首先，他们施加了一个负电压，然后他们短暂地关闭了它，接下来，他们施加一个正电压，再次关闭，然后重复这个循环。 崔解释说，电压的变化导致锂离子和钠离子进入电极，停止，然后在电流逆转时开始向外移动。然而，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。锂离子就这样集中在这个循环中。本月他们以焦耳为单位报告说，经过10次这样的循环，仅用了几分钟，崔和他的同事最终得到了锂和钠的1:1比率。 崔的实验室博士后、芝加哥大学的材料科学家刘冲说，这种方法至少使选择性提高了一倍。 刘说，这一进展仍不太可能便宜到足以与陆地上的锂矿竞争。然而，她的小组正试图使用其他类型的锂离子电池电极来提高选择性。 崔补充说，这种方法也可能被证明有助于从废弃电池中回收锂，使这种金属获得第二次使用寿命，并有可能增强电动汽车的优势地位。 END |
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