日前,南京工业大学邢卫红、仲兆祥教授团队等在《自然综述:材料》发表评述论文,全面介绍了无机固态电解质(ISSEs),并揭示了这类材料的离子分离特性,为高效锂离子分离膜设计提供了新思路。
高效、绿色的海水提锂技术被视作科研界难啃的“硬骨头”。近年来,基于埃级离子通道的膜材料研发取得显著进展,但该技术仍面临稳定性不足、规模化应用受限以及锂选择性有待提升等挑战。
“与新兴的离子分离膜材料相比,ISSEs凭借快速的锂离子传输和高离子电导率成为离子分离膜的理想选择。”仲兆祥介绍说。ISSEs的晶体结构是其选择性离子传输机制的核心。由于ISSEs的晶格孔径有限,无法容纳带有完整水合壳层的锂离子,因此锂离子在通过材料前必须首先脱去外层结合的水分子。脱水后,裸离子穿过晶格,在相互连接的空位和间隙缺陷之间跳跃,形成定义明确的离子通道。“离子通道的尺寸类似‘智能门禁’,与晶格结构相匹配的离子,如锂离子可‘丝滑通过’,而不匹配的离子则被排除在外,从而实现选择性离子传输。” 仲兆祥说。
目前,该团队自主研发的ISSEs已成功应用于海水和盐湖卤水的锂提取实验,并获得高纯度的锂产品。未来,ISSEs有望推动绿色锂资源的大规模开发,为新能源汽车、高端制造和新能源产业提供材料支撑。
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