锂被称为“21世纪的能源金属”，已经被广泛应用于核聚变、电池、陶瓷玻璃等领域。近年来，随着电子产品和新能源汽车的快速发展，全球对锂的需求呈现出爆发式的增长，传统的矿石锂资源将无法满足日益增长的需求。全球陆地锂资源的80%都存储在盐湖和海水中，因此开发高效卤水锂提取技术对保障未来能源安全具有重要意义。电化学卤水锂提取技术具有高选择性、环保、低能耗等特点，是最有前景的大规模工业应用技术之一。这其中关键的挑战是寻找一种有效的电极材料来提高锂离子的吸附容量、降低能耗、提升循环稳定性。LiMn₂O₄电极是电化学锂提取过程中研究最多的电极材料之一，但传统的LiMn₂O₄电极不能同时获得高循环稳定性和高吸附容量。实验研究发现，能够保持高循环稳定性的（111）晶面恰好是锂吸附容量低的晶面，而吸附容量高的（100）晶面恰好是循环稳定性差的晶面。在最新的这项研究中，朱文帅教授团队受锂离子电池充放电原理的启发，合成了一种同时暴露（111）晶面和（100）晶面的削角八面体锰酸锂单晶，构建了削角八面体锰酸锂//银电化学提锂系统，实现了电化学提锂容量和稳定性的同时提升。

图1. 不同暴露晶面的锰酸锂的合成过程示意图。

以高锰酸钾为锰源，通过水热反应先制备出锰前驱体，随后加入不同的锂源进行煅烧得到不同暴露晶面的锰酸锂。

图2. 锰酸锂样品的电镜表征。

电镜表征结果证实，三种锰酸锂样品分别具有八面体、立方体和削角八面体形貌，都具有单晶结构。

图3. 锰酸锂电极的选择性分析。

在不同溶液中的循环伏安曲线和放电曲线证实，削角八面体锰酸锂对锂离子具有高的选择性。

图4. 锰酸锂电极的循环稳定性分析。

图5. 锰酸锂//Ag电化学提锂装置对锂的提取性能分析。

以削角八面体锰酸锂电极为正极，银电极为负极组装实际电化学提锂装置来评价对锂的提取性能，结果表明，单次提取对锂的吸附容量高达20.25 mg/g，提锂能耗为12.28 Wh/mol。

图6. 锰酸锂电极提锂机理分析。

机理研究表明在锂离子的提取过程中经历了两步反应，首先是形成Li_0.5Mn₂O₄中间体，随后才转变成LiMn₂O₄，这一过程中，电极会发生明显的体积变化。

本文以“Construction of truncated-octahedral LiMn₂O₄ for battery-like electrochemical lithium recovery from brine”为题发表在Green Energy & Environment期刊，第一作者为江苏大学硕士生周国狼，通讯作者为江苏大学朱文帅教授、巢艳红教授和淮阴师范学院殷竟洲教授。