美国麻省理工学院（MIT）研究团队近日公布一项新工艺，有望显著降低从硬岩中提取锂的能耗和成本，被认为可能改变电动车电池的经济账本。 相关研究发表于《Science》杂志，重点探讨如何在处理含锂硬岩矿石时减少能源消耗和废弃物排放。
目前，锂离子电池之所以在电池市场占据主导地位，一个关键原因在于其供应链规模庞大、体系成熟，形成了高度高效的全球锂供应网络，使替代技术在成本上难以竞争。 然而，这一优势高度依赖廉价锂资源的稳定供应，而当前成本较低的锂资源主要来自集中于南美的盐湖卤水矿床。 尽管从地壳丰度来看锂并不稀缺，但易于开采、成本较低的优质矿源并不充裕。
在这种背景下，人们持续将目光投向一种名为锂辉石的含锂矿物，它是全球储量最丰富的硬岩锂资源。 不过，传统锂辉石加工工艺成本高昂：需要先将矿石加热到约1000摄氏度，再用硫酸进行浸出以提取锂。 这一流程虽然成熟可靠，却伴随巨大的能耗，并产生大量含硫废弃物。
MIT及其合作企业提出的新方法采取了截然不同的路径。 该工艺不再以高温焙烧起步，而是使用加热到约70摄氏度的氟化铵溶液来分解矿物结构。 在这一过程中，矿石被分离成锂、硅和铝三条物质流：锂以氟化锂形式溶解在溶液中，硅形成可溶性化合物，铝则转化为固体中间产物，便于分别处理。
在后续步骤中，铝的处理是该工艺中能耗最高的环节，需要分阶段加热，先升温至约300摄氏度，再升至约700摄氏度，最终生成纯度超过98%的氧化铝。 与之相比，硅的处理相对简单：通过添加氨，使溶液中的硅化合物转化为二氧化硅沉淀，易于分离。 研究团队指出，这些二氧化硅可作为混凝土添加剂使用，有望帮助部分抵消加工成本。
锂则始终以氟化锂形式保留在溶液中。 在这一形态下，它可以直接作为电解质材料六氟磷酸锂的前驱物使用，亦可进一步转化为硝酸锂，再制备成氧化锂，进入传统电池材料生产流程。 这为新工艺与现有锂电产业链的衔接提供了多种路径选择。
新工艺的一大特点在于对自身反应体系的“闭环”管理。 在多步反应过程中，会生成氨和氟化氢等物质；研究团队并未将其视为废弃物，而是设计回收环节，将两者重新合成为氟化铵，用于再次参与前端处理。 这一闭环设计有助于减少试剂损耗和废物排放，但同时也意味着需要对具有强腐蚀性和毒性的氟化氢进行严格安全管理。
从经济性来看，研究团队给出的测算显示，传统锂辉石处理成本约为每吨锂略低于9000美元，而新工艺有望将成本降至每吨5000多美元，大致接近高品质卤水资源的提锂成本水平。 如果铝和硅副产品能够顺利进入市场并实现变现，整体成本还有进一步下降空间。
不过，研究人员也强调，实验室测算与现实工厂运营之间仍存在多重不确定性。 实际成本将取决于矿石品位、市场价格波动，以及为新工艺建设或改造生产设施所需的资本投入等因素。 尽管如此，该项工作仍被视为锂供应问题上的一种新思路，不仅关注锂资源的地理来源，还试图从提取工艺本身入手，优化能源利用和资源回收模式。