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      【光明日報】鹽湖提“鋰”——記西安建筑科技大學(xué)王磊創(chuàng )新團隊
      發(fā)布日期:2023-02-07    作者:    來(lái)源:    點(diǎn)擊量:2585   分享到:

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      提起新能源汽車(chē),就能想到“鋰電池”。但鋰從何而來(lái)?卻鮮有人知道。實(shí)際上,全球70%以上的鋰都提取自富含礦物質(zhì)的鹽湖。由于提取鋰的技術(shù)長(cháng)期難以突破,我國不得不長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口。

      西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院王磊團隊錨定國家需求,自主創(chuàng )新探索出路,并從陜西西安赴青海冷湖、格爾木和柴旦等地,將自主創(chuàng )新的核心技術(shù)實(shí)現產(chǎn)業(yè)化,使鋰的提取成本從3萬(wàn)元/噸以上降至1.5萬(wàn)元/噸之內,且更加環(huán)保,大大降低了我國對進(jìn)口鋰資源的依賴(lài)。

      扎根“無(wú)人區”挑戰高難度

      2021年,新能源汽車(chē)市場(chǎng)爆發(fā)式增長(cháng),汽車(chē)鋰電池的主要原材料碳酸鋰成為限制發(fā)展的壁壘。早在2016年,我國發(fā)布的《全國礦產(chǎn)資源規劃(2016—2020年)》中,鋰便被列入“國家戰略性礦產(chǎn)”目錄,搞定鋰,就是將戰略“命脈”掌握在了自己手中。

      “鹽湖鹵水中提鋰成本相對較低,可以直接獲得工業(yè)級碳酸鋰,再經(jīng)過(guò)提純就可轉化為深加工鋰產(chǎn)品?!蓖趵谡f(shuō),要大力開(kāi)發(fā)我國的鋰資源,“鹽湖提鋰”技術(shù)非常關(guān)鍵。

      王磊所講的“鹽湖提鋰”技術(shù)實(shí)踐地點(diǎn),位于青海冷湖、格爾木等地。但這些地區湖水中鋰含量極低,品質(zhì)又差,以往很少有人愿意在這兒投資,是鹽湖提鋰的“無(wú)人區”。

      “這里的鹽湖中鋰離子含量?jì)H為0.06克/升,已是全球最低,且稟賦差,提取難度極大?!蓖趵诒硎?,盡管資源條件很差,但他們還是選擇進(jìn)入這個(gè)“無(wú)人區”,啃下最難啃的硬骨頭,不僅是相信過(guò)硬的自主研發(fā)技術(shù),更重要的是,要為國家盡可能多地收集鋰資源。

      2017年9月,王磊帶領(lǐng)團隊在冷湖建設第一個(gè)中試站。同年12月,中試生產(chǎn)線(xiàn)順利投產(chǎn),將以傳統方法提取碳酸鋰的成本降低一半以上,其經(jīng)濟性、環(huán)保性均達到了世界先進(jìn)水平,為我國有價(jià)貴金屬開(kāi)發(fā)提供了強有力的技術(shù)保障。

      經(jīng)過(guò)幾年發(fā)展,目前,年產(chǎn)量達數千噸的生產(chǎn)線(xiàn)正在為國家輸出著(zhù)寶貴的鋰資源。

      巧用“膜分離”解決提鋰難題

      ??王磊為何能如此有信心,敢于在青海挑戰無(wú)人看好的鹽湖提鋰?關(guān)鍵就在于他和團隊自主研發(fā)的以膜分離技術(shù)為核心的固相離子束縛材料。

      ??“這種新材料能制作成薄膜,就像一層濾網(wǎng),在提鋰過(guò)程中,將鋰離子吸附在濾網(wǎng)上,將其余雜質(zhì)過(guò)濾?!蓖趵诮榻B。

      ??誰(shuí)能想到,這項核心技術(shù),最早是為凈化污水而研發(fā)。2016年,王磊團隊以膜分離技術(shù)為核心的一系列科技創(chuàng )新成果在寧夏、甘肅等地廣泛應用于市政和工業(yè)水處理,產(chǎn)值逾3億元。

      “要在原始創(chuàng )新上取得突破?!边@是王磊內心始終的堅持。畢業(yè)于給排水工程專(zhuān)業(yè)的他,擅長(cháng)逆向思維——“凈化污水,是去除礦物質(zhì)污染物,保留水資源。那么,反過(guò)來(lái)想,不就能從水中提取貴金屬嗎?”這就是固相離子束縛材料用于提取鋰的思路起點(diǎn)。

      此后,借助自主研發(fā)的固相離子束縛技術(shù),秉持“一湖一材料,一湖一工藝”的思路,他們研發(fā)出“高效吸附+解吸+沉鋰”分布式綠色鹵水提鋰極簡(jiǎn)工藝,通過(guò)對鹽湖鹵水的吸附—解吸,一步獲得適合新能源汽車(chē)電池使用的沉鋰溶液,進(jìn)而沉鋰得到相關(guān)產(chǎn)品。

      ??“這是一項真正的原始創(chuàng )新技術(shù),解決了以往對鎂鋰選擇分離效率低、穩定性低及存在污染等問(wèn)題,一舉攻克了從低濃度、超高鎂鋰比的鹵水中提取鋰,并一次達到電池級的難題?!蓖趵谡f(shuō)。

      打通創(chuàng )新鏈產(chǎn)業(yè)鏈破解融合困境

      ??青海地區冬天是零下20多攝氏度的嚴寒。團隊成員、柴旦地區生產(chǎn)項目負責人崔征回憶道:“最初時(shí)他們5人擠住在1間屋子,條件非常艱苦,凌晨才回去,三四點(diǎn)又冒著(zhù)嚴寒回到了車(chē)間?!?/span>

      ??艱苦的環(huán)境,不能阻擋創(chuàng )新的腳步。僅幾個(gè)寒暑,王磊團隊就實(shí)現了從原始創(chuàng )新到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的跨越,其關(guān)鍵在于創(chuàng )新性地提出了“研究院+有限公司+種子基金”的創(chuàng )新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈深度融合模式。在王磊看來(lái),以往理論驗證、中試、資金、市場(chǎng)化等都相對獨立,需要來(lái)回協(xié)調,不確定性高,不論哪個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題,都可能導致市場(chǎng)化失敗,這也是創(chuàng )新鏈到產(chǎn)業(yè)鏈轉化最困難的癥結。經(jīng)過(guò)反復探索與實(shí)踐,他們成功打通了這些環(huán)節。

      ??2017年,由陜西省科技廳支持,王磊依托西安建筑科技大學(xué)優(yōu)勢學(xué)科,組建了陜西省膜分離技術(shù)研究院,圍繞膜分離科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行基礎研究和技術(shù)開(kāi)發(fā),為產(chǎn)業(yè)化提供共性技術(shù)平臺。依托平臺,王磊又組建了由團隊控股,重點(diǎn)研發(fā)高性能超濾、微濾、納濾、正滲透等膜分離產(chǎn)品與設備的創(chuàng )新企業(yè)和種子基金,形成了“基礎研究—應用開(kāi)發(fā)—成果轉化—企業(yè)孵化—資本運營(yíng)”的全產(chǎn)業(yè)鏈轉化新模式。

      ??“這種模式把基礎研究平臺、科學(xué)研究基地與成果轉化推上了快速通道,跨越了從基礎研究到技術(shù)創(chuàng )新的‘死亡谷’?!币劳杏诖?,他們目前已在節能環(huán)保、新能源新材料、醫療器械三大領(lǐng)域孵化了十余家高科技企業(yè),申請專(zhuān)利80余項,已授權專(zhuān)利40余項,其中30余項已實(shí)現了轉化生產(chǎn),專(zhuān)利轉化近億元。

      創(chuàng )新鏈帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈,產(chǎn)業(yè)鏈反哺創(chuàng )新鏈。更多人才迅速成長(cháng),所孵化的企業(yè)既是生產(chǎn)基地,也是實(shí)踐基地,更是深度研發(fā)基地。在這一鏈條上,團隊培養出碩、博士創(chuàng )新型人才近200名,形成了基礎研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、工程應用、管理等完備的人才體系。他們在《自然通訊》等國際、國內期刊上發(fā)表70余篇高水平論文,出版《水處理膜污染結構參數與微觀(guān)作用評價(jià)方法》等7部著(zhù)作。

      ??“未來(lái),我們將繼續堅持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰場(chǎng)、面向國家重大需求、面向人民生命健康,不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍。圍繞膜分離技術(shù),加快推動(dòng)科研成果轉化,以關(guān)鍵核心技術(shù)服務(wù)經(jīng)濟社會(huì )?!蓖趵谡f(shuō)。

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