几秒钟内从天然矿石中一步提取锂

锂作为密度最小的金属，是多数电池设计的核心元素。随着锂需求激增，传统矿石提取常用过量酸浸法，但存在步骤繁琐、二次废料污染环境等问题。本研究开发了一种一步法、无酸无碱的锂提取技术，可从锂初始含量仅4.8%的矿石中高效提取锂。

该技术名为“瞬间焦耳加热-氯气法”（FJH-Cl2）：在氯气氛围中，对α-锂辉石施加瞬间焦耳加热，锂会迅速与氯气反应生成易挥发的氯化锂（LiCl），而硅、铝等氧化物因不挥发留在原地，氯化锂随后冷凝分离。实验显示，此方法能获得纯度97%、产率94%的氯化锂，且整个过程仅需几秒。

相比传统方法，FJH-Cl2优势显著：传统硫酸焙烧法需数天，盐湖提锂需12-18个月，而该技术将时间缩短至秒级；无需使用酸碱，大幅减少废料排放和成本。生命周期评估（LCA）和技术经济分析（TEA）表明，其能耗降低77%，水耗减少67%，试剂消耗减少93%；若考虑矿石运输，全球变暖潜值（GWP）降低82%，运营成本降低81%。

密度泛函理论（DFT）计算揭示，加热过程中α-锂辉石快速转化为β-锂辉石，β相脱锂能耗更低，这是反应快速进行的关键。该技术还在澳大利亚锂辉石中验证有效，并从1英寸系统放大至3英寸，实现克级提取（纯度90%、产率85%）。

此方法不仅简化锂提取流程、降低成本，还可实现本地化加工，减少远程采矿需求，为全球清洁能源转型提供支撑，也为其他关键金属的矿石提取开辟新路径。