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ESI综述 | 天津大学化工学院汪洋团队:电化学提锂中电池结构设计的研究进展

已有 178 次阅读 2026-3-23 11:04 |系统分类:科研笔记

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锂作为锂离子电池的核心元素,在可再生能源储能和电动汽车领域发挥着不可替代的作用。随着全球电动化进程加速,锂需求预计将持续激增,而中国虽拥有全球26%的锂资源储量,但仍高度依赖进口,供应链面临复杂的地缘政治风险。与此同时,传统的矿石提锂和盐湖蒸发法存在能耗高、周期长、环境负担重等固有缺陷,且难以高效处理高镁锂比的复杂卤水。在此背景下,电化学提锂技术凭借其选择性好、能耗低、环境友好等优势成为研究热点。而在该技术体系中,电池结构的设计直接影响离子传输效率、能量消耗和规模化潜力,因此成为本文综述的核心主题。

天津大学化工学院汪洋团队系统评估了电化学提锂技术在复杂卤水资源中的应用潜力,重点聚焦电池结构设计对锂离子选择性传输、能耗控制及系统可扩展性的关键影响,尤其关注具有高锂选择性、低能耗和长期运行稳定性的电化学提锂系统构建策略。当前已报道的电化学提锂方法多样,主要包括基于嵌入型电极(如LiMn2O4、LiFePO4)的离子泵法、电容去离子技术、电渗析及氧化还原流电池系统等。其中,传统电化学提锂结构虽在实验室规模取得一定成效,但在面对高镁锂比卤水时普遍存在选择性不足、传质受限、膜污染严重及长期稳定性差等局限,导致技术放大面临显著挑战。为突破上述瓶颈,先进电池结构设计如三室电渗析系统、连续流动电极构型、氧化还原流电池及三维多孔电极等新兴方向受到广泛关注。这类设计以优化的流场分布、增强的离子传质能力、功能化隔膜及电极界面调控为核心,在模拟与实际卤水环境中展现出更高的锂选择性、循环稳定性和能量效率,为复杂锂资源的高效提取提供了新的解决方案。同时,在电化学提锂过程中引入可持续化学试剂及低能耗运行模式,已成为技术绿色化发展的关键方向,而选择适宜的电池结构以实现污染物(如镁、钙离子)的高效分离与锂的高纯度回收,亦是当前需重点解决的核心问题。该研究成果发表在科爱期刊 Environmental Surfaces and Interfaces 上。

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文章信息   Environmental Surfaces and Interfaces

Advances in cell structure design for electrochemical lithium extractionAsad Abbas, Changwei Xiao, Tiantian Wang, Khair Muhammad, Yang WangEnvironmental Surfaces and Interfaces Volume 4, December 2026, Pages 120-133https://doi.org/10.1016/j.esi.2026.01.002

期刊简介  Environmental Surfaces and Interfaces

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Environmental Surfaces and Interfaces 报道环境表界面相关的研究,重点关注环境污染控制过程中的表界面行为,包括气液、液-液、气-固、液-固、固-固和生物界面。本刊欢迎环境表面和界面相关的基础理论研究、仪器和方法的开发,以及其它相关的实验室和现场实验研究。

ESI由科爱与北京师范大学珠海校区合作运营,期刊主编由北京师范大学珠海校区敖志敏教授和阿德莱德大学王少彬教授担任。

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期刊刊载主题(包括但不限于):

  • Advanced hetero-catalysis environmental functional materials

  • Nanobubble technology

  • Electro-chemistry

  • Bio interface in environmental-related processes

  • Colloid and interface chemistry

  • Surface adsorption and desorption

  • The interface process in engineered membrane and biological film

  • Theoretical calculation of surface/interface science

Environmental Surfaces and Interfaces 期待您的来稿!所有文章将经过严格的同行评审,文章一经收录,全文将以开放获取的形式发表在月活用户超过1700万的ScienceDirect平台,供读者免费下载阅读和引用。

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