同济大学

新策略助力高效提取“白色石油”

本报讯（见习记者江庆龄）同济大学教授张亚雷、褚华强团队提出了“熵驱动”策略，通过在锂提取电极材料内部设计纳米级“缓冲带”，破解电极材料在一“呼”一“吸”间因体积膨胀而带来的粉化难题，实现锂资源的持续高效提取。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。

锂被称为新能源产业发展的“白色石油”，其资源的稳定供应对国家能源安全至关重要。电化学盐湖提锂是开发我国丰富盐湖锂资源的前瞻性技术。但在实际应用中，锂提取电极材料会因离子反复脱嵌引发晶体架构“呼吸”效应，导致体积持续胀缩，最终引起内部应力集中和结构粉化，严重制约锂资源提取的效率与循环寿命。

研究团队另辟蹊径，摒弃传统的材料外部“刷漆加固”思路，通过在内部“搭建弹性骨架”，从根源上解决此问题。

研究团队利用热力学中的熵增疏水效应，驱动前驱体自组装调控材料微观生长，构建出具有有序梯度层间通道的多层核壳结构。这种特殊的几何构型在材料内部形成纳米级“应变缓冲带”，既能有效容纳晶格膨胀，实现内部应力均质化，又能构建锂离子传输的高速通道。实验结果表明，优化后的电极材料在模拟盐湖卤水中实现了高选择性、高容量与长循环稳定性的多重突破。

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2525797123