锂资源是新能源产业的关键基础材料，稳定供应关系到能源安全。我国盐湖锂资源储量可观，但如何高效、可持续地开发利用，长期以来仍是行业难题。近日，同济大学环境科学与工程学院张亚雷教授、褚华强教授团队美国科学院院刊发表研究论文，提出一套新的盐湖提锂技术方案，为破解该问题提供了新的科学思路。电化学盐湖提锂被认为是开发我国盐湖锂资源的重要技术路线，但在实际应用中面临核心瓶颈：锂提取电极材料在反复离子脱嵌循环中会出现晶体结构的“呼吸”效应，材料体积不断膨胀与收缩。长期循环会引发内部应力集中，进而造成结构粉化与性能衰减，直接限制提锂效率和循环寿命，成为商业化应用的主要障碍。针对这一问题，同济大学研究团队提出不同于传统外部修饰的思路，将重点放在材料本体结构工程设计上。他们不再依赖表面加固式改性，而是在材料内部构建具有弹性的支撑框架，从源头缓解反复膨胀收缩带来的结构破坏。研究团队基于热力学原理，利用熵增疏水效应驱动前驱体自组装，精细调控材料的微观生长过程，构建出具有有序梯度层间通道的多层核壳结构。这一几何构型在材料内部形成纳米级“应变缓冲带”，发挥两上作用：其一，吸收并容纳晶格膨胀，使内部应力更均匀分布，减少应力集中导致的结构破坏；其二，形成更顺畅的锂离子传输通道，提高离子传输效率。实验结果显示，优化后的电极材料在模拟盐湖卤水环境中性能明显提升：对锂离子具有更高选择性，能更有效地区分锂与其他离子；容量更高，单位质量可吸附更多锂离子；循环稳定性更强，反复充放电过程中的性能衰减显著降低。多项指标的同步改善表明，该方案具备深入走向应用的潜力。该研究的价值也不局限于盐湖提锂。团队提出的理论框架与设计方法，为在复杂水环境中开发先进分离材料提供了参考，有望推广到更多材料体系与分离场景，推动高性能分离材料的研发。从更宏观的角度看，这项成果有望促进我国盐湖锂资源的高效、可持续开发。随着全球能源转型加速，锂资源需求持续上升，自主掌握高效盐湖提锂技术，对于支撑新能源产业发展、提升能源安全保障能力具有现实意义。
从实验室突破到产业化应用的推进过程中，我国科研团队正以扎实的基础研究攻克资源开发中的关键难题。这项成果不仅说明了材料微观结构设计对工程应用的支撑作用，也凸显了科技创新在能源安全保障中的重要地位。在全球新能源产业竞争加速演变的背景下，持续涌现的原创技术，将为我国提升科技自主创新能力提供有力支撑。