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25
2026
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07
Adv. Sci.: 打通“锂离子高速公路”，聚合物-陶瓷复合膜如何实现选择性提锂
作者：
背景
随着新能源与储能产业的快速发展，锂资源的重要性日益凸显。然而，全球大量锂资源并不集中于高品位盐湖或矿石，而是分散在海水、地热卤水等低浓度、强竞争体系中，给*分离带来巨大挑战。在这些复杂体系中，Li⁺往往被Na⁺、Mg²⁺等高浓度共存离子“淹没”，而它们在尺寸、电荷和水合性质上的相似性，使传统膜分离方法难以兼顾高通量与高选择性。聚合物膜虽然易加工、可规模化，但选择性有限；而具有优异Li⁺导电性的陶瓷固态电解质（如LATP）则存在脆性大、难制膜等问题，难以直接应用于水处理体系。
创新
近日，香港城市大学安京珍教授团队提出了一种“层级离子传输架构”，将陶瓷选择性与聚合物可加工性有机融合。通过将锂离子导体Li₁.₃Al₀.₃Ti₁.₇(PO₄)₃（LATP）颗粒分散嵌入PDMS聚合物基体中，构建出一种柔性聚合物-陶瓷复合膜。其中，LATP晶格内部提供高度选择性的Li⁺迁移通道，而PDMS相则在界面处对其他竞争离子施加额外能垒，从而形成类似“离子高速公路”的传输机制。这种结构并非简单填充，而是实现了“分工协同”：陶瓷相主导Li⁺选择性传输，聚合物相调控界面溶剂化与离子进入行为。最终，该膜在电驱动分离中实现了*具竞争力的性能：Li⁺通量达 968 mmol m⁻² h⁻¹，Li⁺/Mg²⁺选择性高达 2832，在真实海水卤水中稳定运行 480 小时。
意义
该工作提供了一条关键路径：将固态电解质的“本征选择性”转化为可规模化膜分离性能，从而突破传统材料体系的性能与工艺瓶颈。从应用角度看，这种复合膜为直接锂提取（DLE）提供了兼具高选择性、高通量与工程可行性的解决方案，有望显著提升低品位资源的利用效率，降低对传统蒸发法的依赖。更重要的是，该研究揭示了一个新的膜设计范式——膜性能不仅取决于材料本身，还取决于“界面如何调控离子进入通道”。这种“界面调控 + 晶格筛分”的协同机制，为未来开发高选择性电驱动分离膜（如关键金属回收、复杂水体系分离）提供了重要理论与设计基础。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/G-WTYDklSe0tg0SJSBRzYg
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