4月6日，《自然》杂志刊发美国劳伦斯伯克利国家实验室专家的评论文章《如何让锂提取更清洁、更快、更便宜——6个步骤》^[1]，指出锂行业必须开发出可持续的方法，以避免环境破坏。文章提出的锂行业转变的6个优先事项对于在21世纪推广绿色技术至关重要。

电池和其他绿色技术对锂的需求正在爆炸式增长。到2025年，锂的需求将达到2018年的3倍（15~19万吨）。到2100年，这一数字可能上升到每年40~70万吨。开设新矿和加工设施的过程缓慢且成本高昂，因此未来10年锂可能会供不应求。国际能源署（IEA）预测，为实现《巴黎协定》中的可持续性发展目标，到2030年生产商只能满足锂行业一半的需求。在过去的一个世纪里，锂的开采和加工依赖于低效、浪费和破坏环境的机械与化学过程。锂的化学处理会消耗大量的能源和水，产生大量的固体废物和排放物。生产1吨锂盐所需的电力大约相当于6个美国家庭一年的用电量（60兆瓦时），以及一个小游泳池的用水量（70立方米）。根据原料的不同，生产1吨碳酸锂或氢氧化锂会释放3~17吨二氧化碳。如果锂行业不做任何改变，仅仅是利用现有矿山来增加锂的产量就会抵消其所驱动的清洁技术的益处。

1、用更少的步骤提取锂

从卤水或酸性溶液中直接提取锂可避免许多化学反应，并且消耗的原材料、水和能源更少。化学家和工程师正在试用可重复使用的“吸附剂”来吸附和浓缩锂离子的系统（尽管大多数尚未商业化），此类吸附剂应能快速、有效地吸收锂而不会变质。此外，电解是另一种节省试剂和降低排放的方法。

2、把废物转化为有价商品

2030年，锂离子电池行业预计将产生近800万吨硫酸钠废物，到2050年将增长到近3000万吨。将硫酸钠重新加工成氢氧化钠是一个巨大的环境机遇。除了增加废物的价值外，这一额外步骤还将提高锂离子电池供应链的循环性、可持续性和稳定性。根据行业分析，这样可以在2024~2050年间减少至少1.6亿吨二氧化碳排放。尽管不同方法成本各不相同，但每吨成本可能低于1000美元，从而将加工和处理成本降低至少15%。

3、用电化学方法在地下加工矿物

与其在地表挖出岩石并从中分离化学物质，不如利用电化学过程在地下提取锂。可以采用与页岩油类似的方式，对在富含锂的地质矿床中钻探的水平井进行“压裂”。地下采矿技术仍处于起步阶段，但在铜回收方面的可行性已被证实。如何在复杂的材料表面和界面中，在自然环境下选择性地提取锂等离子，还需要更多的研究。为了验证这种方法，工程师需要检查断裂深度和颗粒尺寸之间的相关性，以及电池电压和电流密度等操作条件。

4、用矿石制作电极

电池制造商目前使用纯锂和过渡金属盐合成锂离子电极材料。用加工较少的甚至是原材料（比如矿石本身）制造电极将避免大量的化学加工。理论上，直接用锂矿石或黏土制造电极应该是可行的。该类矿石富含其他元素，这些元素已经被用于电池电极中。例如，锂辉石包括锂、铝、硅和镁，而锂蒙脱石等锂黏土包含锂、镁、铁和锰。尽管这个概念可能还需要十年才能实现，但化学家和工程师们正在探索其可能性。

5、在全球范围内扩大采矿和回收

从长远来看，投产更多的矿山和加工设施是保护能源安全最简单的方法。同时，使用更少的材料和替代元素可以缓解供应压力并降低成本。应该开发浓度较低的非常规锂资源，包括矿山尾矿和酸性矿井废水，以及石油和天然气钻井的“生产用水”。这种方法的经济性需要进行基础和中试规模的研究，以评估其可行性。锂离子电池的回收也应该加大力度，尤其是为解决2030年后废弃电动汽车电池数量激增的问题。据行业预测，到2040年，锂离子电池的回收利用可满足10%的锂供应。

6、协调政策，促进研究和交流

推动世界能源转型所带来的矿产需求不断增长，将给企业、政府和社区带来风险。矿产资源和材料必须以负责任的方式进行采购。数字化文档犹如“护照”一样，使追踪产品和材料流动变得更加容易。材料来源可通过使用质谱仪检测同位素以及锂同位素组成数据库而获得。样品制备和分析方法需要标准化，并引入法规。全球需求可以通过贸易协定和经济支持计划来激励。                                  （刘学）