星空体育平台上海科技大学刘巍《AFM》：给锂离子筛穿上“救生衣”一种永不沉没的纤维毡实现了太阳能驱动提锂基于锂化合物的动力电池对于推动实现我国“双碳”战略具有极其重要的影响。目前，我国商业锂主要来自进口的陆地锂矿石，存在锂原料自供率较低的问题，且全球锂矿石主要集中在澳大利亚、美国和南美地区，极易受地缘不稳定因素的制约。相比陆地锂矿，海水与盐湖中锂储量更加丰富，并且我国也有着丰富的海洋资源和盐湖资源。传统从盐湖卤水/海水中提锂主要采用锂离子筛颗粒，而传统方法需要液体存储，液体运输和泵驱动等步骤，其过程复杂，且难以规模化生产，导致传统离子筛提锂的成本非常高。

　　近日，上海科技大学的刘巍课题组在先前自驱动提锂非织造材料（Matter 2022, 5, 3053-3065）的研究基础上，开发了一种太阳能驱动提锂纤维毡（Direct Li+ Extraction Felt, DEF），可永久漂浮在水面（液态锂源）上，并通过太阳能驱动提高了Li+吸附速率和吸附容量。此外，这种方法还节省了液体储存、液体运输和泵驱动等提锂步骤，大幅增加提锂效率（图1）。该成果以“Solar-Driven Lithium Extraction by a Floating Felt”为题发表在国际知名学术期刊《Adv. Funct. Mater.》上。第一作者为上海科技大学助理研究员陈鑫，通讯作者为上海科技大学刘巍教授。

　　本工作提出了给锂离子筛穿上“救生衣”的概念。在这项工作中，我们选择经过亲水整理的具有皮芯结构的聚丙烯（PP）/聚乙烯（PE）双组份纤维（PP为芯层，PE为皮层）作为基底，再以Li1.6Mn1.6O4（LMO）颗粒作为锂离子筛。经过130 ℃的热处理，使得纤维皮层的PE（熔点130 ℃）变软接触LMO 颗粒，而由于热处理温度低于芯层的PP（熔点160 ℃）的熔点，因此在恢复到室温后，LMO颗粒能被牢固的固定在纤维表面，且DEF整体依旧能保持原有的纤维形貌。

　　此外，PP与PE的密度小于水，可永久漂浮在水上，但是不具备提取Li+功能，而脱锂后的LMO可以提取Li+，但是LMO的密度大于水，颗粒会沉在水底，没法利用到水面上的太阳光。为了实现在水中永不沉没且能提取Li+的特点，本工作通过精准计算后，合理添加LMO颗粒，使得DEF的的密度被调整为小于水的密度，这使其能够永久漂浮在水（液态锂源）上。在太阳光的辅助下，DEF可以将光转化为热，以提高LMO颗粒对Li+的吸附速率和吸附容量（图2）。最后，本工作展示了大尺寸的DEF了在户外条件下锂提取性能。

　　这种将离子筛直接漂浮在溶液表面，实现太阳能驱动提锂的方法，可以大幅简化传统方法中的步骤，从而提高了离子筛提锂的总效率。

　　总结来说，这项工作成功让锂离子筛LMO穿上了“救生衣”，展示了一种低成本、永不沉没、太阳能驱动的纤维毡（DEF），用于更高效的室内与室外进行Li+提取。选用亲水皮芯结构的PP/PE双组份纤维为基底，将一定量的LMO颗粒固定在纤维的皮层，使DEF能够漂浮在水（液态锂源）上。当将DEF应用在室内和室外锂提取时，浮动DEF吸收光并产生热量，以提高Li+的吸附速率和吸附容量。即使在室外低Li+浓度的模拟海水中，DEF也被证实可进行有效Li+提取。同时，通过省去传统方法中的泵驱动、液体储存和流体输送的步骤。与传统方法相比，DEF在减少提取步骤、降低能耗、提高提锂总效率和可大面积制备方面具有明显优势，为室内和室外大面积锂提取提供了一种高效节能的策略。

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