汽车锂电池资源不够用怎么办?从海水中提取锂被寄予厚望

随着电动汽车普及,人类需要更多的锂。目前的锂主要来自硬矿石,但地球上绝大部分锂储备存在于卤水(比如海水),尤其是地表之下极咸的卤水。

今天如果想从卤水中提炼锂,需要在池子中蒸发卤水,最后留下锂,处理时长约为18个月。过程很简单,但是效率很低,而且需要大量土地,还会破坏环境。

LilacSolutions创始人、CEODaveSnydacker说:“汽车行业需要的锂供应是现在供应量的20倍,如果没有更简便的技术,想实现如此高速的增长几乎不可能。”

如何用更先进的技术从卤水中提炼锂,成为一道值得挑战的难题。

直接锂提取(DLE)技术被寄予厚望

现在有一种未经验证的技术正在普及,它叫“直接锂提取(directlithiumextraction,简称DLE),DLE可以大幅提升从卤水中提取锂的效率,Lilac正是DLE研究者之一。

DLE不必用巨大的池子蒸发卤水,而是直接将卤水放进处理单元,使用一系列化学流程分离出锂,然后将水注入地下。只需要几个小时就能产生电池级碳酸锂或氢氧化锂,不需要将卤水运到分离处理设施。

今天大多的锂卤水存在于智利阿塔卡马盐水湖(SalardeAtacama),那里的卤水锂含量相当高,有了DLE技术,即使是锂含量较低、拥有更多杂质的卤水也可以轻松处理。

有许多北美企业正在研究DLE,比如LilacSolutions、EnergyX、StandardLithium,他们在美国阿肯色州SmackoverFormation、加州SaltonSea、犹他州GreatSaltLake寻找锂资源,他们还将目光瞄准阿根廷、玻利维亚、智利。智利政府甚至曾宣布,新的锂项目必须使用DLE技术。

EnergyX首席技术官AmitPatwardhan说:“时机正好,很快就会看到曙光。”EnergyX也是一家DLE公司,它已经在阿根廷、智利、加州、犹他州、阿肯色州建立示范工厂。

StandardLithium首席执行官RobertMintak说:“过去50年世界并不需要DLE技术,因为锂的主要用途来自工业,比如陶瓷、玻璃和润滑剂行业。”现在变了,电动汽车流行,锂供不应求。

Snydacker说:“过去10多年里90%的新锂来自矿石,但坚硬的矿石项目成本越来越高,因为资源品味会降低,越低成本越高。即使将所有的矿石项目加在一起也无法满足汽车需求。卤水资源储备足够多,可以满足汽车电动化需求。”

在阿根廷和中国,DLE技术已经开始有了用武之地,世界锂业巨头Livent和中国Sunresin将DLE技术与传统蒸发技术结合,实现DLE商用。

DLE技术面临挑战但前景可期

有些公司使用一种名叫“adsorption”(吸附)的技术,它也是唯一通过商业验证的DLE技术。在处理过程中锂分子附着于吸附物质,杂质被清除。不过专家指出,从吸附物质剥离锂需要大量淡水,卤水资源丰富的地区往往比较干旱,这是一个难以解决的问题。

根据Livent发布的报告,每生产1吨碳酸锂当量大约需要71.4吨淡水,Lilac则说它们只需要10-20吨,EnergyX不到20吨。中国Sunresin声称它会回收所有淡水,新的项目不会使用蒸发池技术。

还有很多企业正在开发新技术,它们不只想抛弃蒸发池,还想提高效率,减少能源和淡水使用量。

美国公司LilacSolutions正在研究一种名叫“离子交换”的技术,它与澳大利亚LakeResources合作,在阿根廷测试这种新技术。

Snydacker解释称:“为了让离子交换技术有效,我们开发出一种陶瓷材料。陶瓷材料会选择性从卤水中吸附锂,当锂被吸附进陶瓷材料,我们再用稀酸将锂冲出来,生成氯化锂精矿,它可以轻松变成电池级化学材料。”

按照Lilac的预计,2024年之前第一个商用级模块将会投入运营。宝马、BreakthroughEnergyVentures、福特已经与Lilac签约,准备购买阿根挺Lilac工厂生产的锂。

EnergyX使用的是混合技术,它可以针对特定的卤水资源进行提炼。第一步是传统吸附。第二步是溶剂萃取技术提炼,在这里卤水会与有机液体混合,锂转移到有机物中,然后剥离,精炼成锂。最后用膜滤法剔除剩余杂质。EnergyX将各种技术混合,成本更低。

EnergyX正在建设示范工厂,阿根廷、阿肯色州、智利、犹他州、加州都有,它的目标是在今年年底前建成两座新厂并投入运营。不久前EnergyX刚刚从GM融资5000万美元。

温哥华StandardLithium也是有力的竞争者,它已经上市,最大支持者是美国科氏工业集团。StandardLithium在南阿肯色州建有示范工厂,已经运营3年。StandardLithium用到了离子交换和吸附技术,资源不同使用的技术不同,明年预计将会建一座商用级DLE工厂。

智利虽然已经宣布新的锂项目必须使用DLE技术,但它没有透露会与哪些企业合作。玻利维亚拥有大量未开发的锂资源,它也想推广DLE技术。玻利维亚似乎有意与中国企业组成的财团合作,当中包括宁德时代。

Snydacker认为,在未来7年内大多新的锂供应将会来自硬矿石,不过在本个十年结束之前我们将会看到一些大型卤水项目“上线”,到了下个十年,预计新的锂供应大部分将会来自DLE技术。

BenchmarkMineralIntelligence没有那么乐观,它认为,眼下DLE锂的年产量预计约为5.4万吨,到了2032年将会增至64.75万吨,价值达到216亿美元。看似增速很快,但BenchmarkMineralIntelligence指出:“相对于全球市场,这样的产量实际并不多,只占总供应的15%。我们会继续依赖传统生产方式,也就是蒸汽池和硬矿石提炼。”


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2023-06-13
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