焦點要聞：上海科技大學成功構建自驅動提鋰非織造材料

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2022年7月19日，上海科技大學劉巍教授團隊在Matter期刊上發表了一篇題為“Self-driven lithium extraction by directional liquid transport nonwoven”的研究成果。

課題組通過將一層含有鋰離子篩顆粒的疏水纖維層和一層親水纖維層復合，構建具有潤濕梯度的提鋰非織造材料，直接依靠水溶液重力與材料自身的毛細管壓力差，引導水溶液穿透材料內的曲折孔道與離子篩顆粒接觸，無需任何外部驅動力的情況下實現了鋰離子的提取。

在“碳達峰”和“碳中和”的宏大使命之下，作為新能源汽車、3C消費電子和儲能這些領域最不可或缺的能源金屬，鋰正在成為一種戰略性資源。商業鋰主要來自于陸地鋰礦，存在數量有限且地理上分布不均的問題。作為一種大量且與地理位置無關的鋰資源，海洋和鹽湖鹵水含有巨大的鋰儲量。因此，從海水/鹽水中提取鋰被認為是最具潛力的方法。

現有提鋰工藝基于離子置換吸附法的鋰離子篩膜可實現對Li+的提取，而傳統鋰離子篩膜的結構致密，液態鋰源（海水/鹽水）須施加外部壓力作為驅動力才能實現液體的滲透。因此，傳統鋰離子篩膜在提鋰過程中會造成額外的能耗問題。

近日，劉巍教授團隊開發一種具有定向水滲透功能的復合不對稱非織造材料（composite asymmetric nonwoven, CAN），CAN由一層含有鋰離子篩（鈦酸鋰，Li4T5O12）顆粒的疏水（聚偏氟乙烯，PVDF）纖維層和一層親水（棉，cotton）纖維層組成。先通過水刺非織造加工工藝制備棉纖維層（親水層），然后在其表面通過靜電紡絲制備含鋰離子篩的PVDF納米纖維層（疏水層），最后通過熱軋實現親水層與疏水層的復合。這項工作無需任何外部驅動力的情況下實現了鋰離子的提取，有望為海水/鹽湖提鋰節省能源成本帶來希望。

標簽： 上海科技大學 的情況下 研究成果