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盐湖提“锂”——记西安建筑科技大学王磊创新团队

发布日期:2022-09-12 19:23   来源:未知   阅读:

  提起新能源汽车,就能想到“锂电池”。但锂从何而来?却鲜有人知道。实际上,全球70%以上的锂都提取自富含矿物质的盐湖。由于提取锂的技术长期难以突破,我国不得不长期依赖进口。

  西安建筑科技大学环境与市政工程学院王磊团队锚定国家需求,自主创新探索出路,并从陕西西安赴青海冷湖、格尔木和柴旦等地,将自主创新的核心技术实现产业化,使锂的提取成本从3万元/吨以上降至1.5万元/吨之内,且更加环保,大大降低了我国对进口锂资源的依赖。

  “盐湖卤水中提锂成本相对较低,可以直接获得工业级碳酸锂,再经过提纯就可转化为深加工锂产品。”王磊说,要大力开发我国的锂资源,“盐湖提锂”技术非常关键。

  王磊所讲的“盐湖提锂”技术实践地点,位于青海冷湖、格尔木等地。但这些地区湖水中锂含量极低,品质又差,以往很少有人愿意在这儿投资,是盐湖提锂的“无人区”。

  “这里的盐湖中锂离子含量仅为0.06克/升,已是全球最低,且禀赋差,提取难度极大。”王磊表示,尽管资源条件很差,但他们还是选择进入这个“无人区”,啃下最难啃的硬骨头,不仅是相信过硬的自主研发技术,更重要的是,要为国家尽可能多地收集锂资源。

  2017年9月,王磊带领团队在冷湖建设第一个中试站。同年12月,中试生产线顺利投产,将以传统方法提取碳酸锂的成本降低一半以上,其经济性、环保性均达到了世界先进水平,为我国有价贵金属开发提供了强有力的技术保障。

  经过几年发展,目前,年产量达数千吨的生产线正在为国家输出着宝贵的锂资源。

  王磊为何能如此有信心,敢于在青海挑战无人看好的盐湖提锂?关键就在于他和团队自主研发的以膜分离技术为核心的固相离子束缚材料。

  “这种新材料能制作成薄膜,就像一层滤网,在提锂过程中,将锂离子吸附在滤网上,将其余杂质过滤。”王磊介绍。

  谁能想到,这项核心技术,最早是为净化污水而研发。2016年,王磊团队以膜分离技术为核心的一系列科技创新成果在宁夏、甘肃等地广泛应用于市政和工业水处理,产值逾3亿元。

  “要在原始创新上取得突破。”这是王磊内心始终的坚持。毕业于给排水工程专业的他,擅长逆向思维——“净化污水,是去除矿物质污染物,保留水资源。那么,反过来想,不就能从水中提取贵金属吗?”这就是固相离子束缚材料用于提取锂的思路起点。

  此后,借助自主研发的固相离子束缚技术,秉持“一湖一材料,一湖一工艺”的思路,他们研发出“高效吸附+解吸+沉锂”分布式绿色卤水提锂极简工艺,通过对盐湖卤水的吸附—解吸,一步获得适合新能源汽车电池使用的沉锂溶液,进而沉锂得到相关产品。

  “这是一项真正的原始创新技术,解决了以往对镁锂选择分离效率低、稳定性低及存在污染等问题,一举攻克了从低浓度、超高镁锂比的卤水中提取锂,并一次达到电池级的难题。”王磊说。

  青海地区冬天是零下20多摄氏度的严寒。团队成员、柴旦地区生产项目负责人崔征回忆道:“最初时他们5人挤住在1间屋子,条件非常艰苦,凌晨才回去,三四点又冒着严寒回到了车间。”

  艰苦的环境,不能阻挡创新的脚步。仅几个寒暑,王磊团队就实现了从原始创新到产业化发展的跨越,其关键在于创新性地提出了“研究院+有限公司+种子基金”的创新链、产业链深度融合模式。在王磊看来,以往理论验证、中试、资金、市场化等都相对独立,需要来回协调,不确定性高,不论哪个环节出现问题,都可能导致市场化失败,这也是创新链到产业链转化最困难的症结。经过反复探索与实践,他们成功打通了这些环节。

  2017年,由陕西省科技厅支持,王磊依托西安建筑科技大学优势学科,组建了陕西省膜分离技术研究院,围绕膜分离科学和技术进行基础研究和技术开发,为产业化提供共性技术平台。依托平台,王磊又组建了由团队控股,重点研发高性能超滤、微滤、纳滤、正渗透等膜分离产品与设备的创新企业和种子基金,形成了“基础研究—应用开发—成果转化—企业孵化—资本运营”的全产业链转化新模式。

  “这种模式把基础研究平台、科学研究基地与成果转化推上了快速通道,跨越了从基础研究到技术创新的‘死亡谷’。”依托于此,他们目前已在节能环保、新能源新材料、医疗器械三大领域孵化了十余家高科技企业,申请专利80余项,已授权专利40余项,其中30余项已实现了转化生产,专利转化近亿元。

  创新链带动产业链,产业链反哺创新链。更多人才迅速成长,所孵化的企业既是生产基地,也是实践基地,更是深度研发基地。在这一链条上,团队培养出硕、博士创新型人才近200名,形成了基础研究、技术开发、工程应用、管理等完备的人才体系。他们在《自然通讯》等国际、国内期刊上发表70余篇高水平论文,出版《水处理膜污染结构参数与微观作用评价方法》等7部著作。

  “未来,我们将继续坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,不断向科学技术广度和深度进军。围绕膜分离技术,加快推动科研成果转化,以关键核心技术服务经济社会。”王磊说。

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