南京大学,最新Nature Communications!

全球锂资源需求随新能源产业爆发持续激增，陆地锂矿储量有限且分布不均，而海水蕴含2300 亿吨锂，是未来战略锂资源储备。但海水 Li⁺浓度极低（仅0.18 mg/L），且 Mg²⁺、Na⁺、Ca²⁺等干扰离子浓度极高，Mg/Li 质量比高达数千，传统蒸发、萃取、吸附法难以高效提锂。

电化学锂提取技术虽可实现选择性分离，但传统阳极依赖海水析氧 / 析氯副反应，能耗高、能效低、产物价值低；阴极易发生析氢竞争反应，进一步抬高能耗。如何在实现高选择性提锂的同时，大幅降低能耗并副产高价值产物，是海水提锂走向实用化的核心瓶颈。

南京大学周豪慎、何平团队在《Nature Communications》上发表了题为“Energy-Efficient Seawater Lithium Extraction via a Reversible Redox-Hydrogen Coupled System”的研究论文。

1.原创可逆氧化还原 - 氢耦合新体系：以Ni(OH)₂/NiOOH可逆氧化还原电极替代传统阳极析氧 / 析氯反应，将提锂电能以化学能形式原位存储，避免能量浪费。

2.阴极高效析氢协同除镁：采用NiS₂/MoS₂催化剂降低析氢过电位，副产高纯氢气，同时原位升高 pH 使 Mg²⁺以 Mg (OH)₂沉淀脱除，实现提锂 - 除镁 - 产氢三合一。

3.能量高效循环利用：氧化后 NiOOH 可与 Zn 构建Zn-NiOOH 电池放电，回收存储电能，净能耗降至6.40 Wh/g Li，远优于传统技术。

4.超高选择性与富集倍率：Li⁺浓度从0.183 mg/L提升至306.2 mg/L，Mg/Li 比降低 7 个数量级至4.9×10^-4，Li⁺/Mg²⁺分离因子达1.35×10⁷。

5.高纯碳酸锂产物：经简单沉淀即可获得99.6 wt% 高纯 Li₂CO₃，工艺简洁、无额外试剂添加，具备规模化潜力。

本研究构建了可逆氧化还原‑氢耦合电化学系统，成功突破传统海水提锂能耗高、选择性差、副产物价值低的核心瓶颈，通过以 Ni (OH)₂/NiOOH 可逆电极替代阳极副反应实现电能原位存储与高效回收，利用阴极高效析氢协同除镁，同步副产高纯氢气与 Mg (OH)₂以提升资源利用率，最终实现锂离子大幅富集与超高选择性分离，获得 99.6 wt% 的高纯碳酸锂产品，且系统净能耗低至 6.40 Wh/g Li，达到当前海水提锂技术的最低能耗水平之一；该工作将海水提锂与储能、制氢高效耦合，为开发超低能耗、高选择性、高资源化的海水提锂技术提供了全新路线，有力推动海水成为战略锂资源的可靠供给源。

Energy-Efficient Seawater Lithium Extraction via a Reversible Redox-Hydrogen Coupled System.Nature Communications.

DOI：10.1038/s41467-026-72464-y