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在以锂离子电池为核心的电动汽车和储能系统快速发展的推动下，全球对锂资源的需求持续攀升。然而，陆地锂资源储量有限且分布高度集中，全球供应链安全面临严峻挑战。相比之下，海水中蕴含约2300亿吨锂资源，被视为极具潜力的“蓝色矿藏”，开发高效的海水提锂技术已成为重要研究方向。尽管如此，海水作为典型的低品位卤水体系，锂离子浓度极低且共存离子复杂，从中实现高选择性、高效率提取仍极具挑战。当前，基于锂离子筛膜的电化学提锂技术被认为是一种具有前景的方案，但在该过程中，阳极往往伴随海水电解反应，析氧或析氯产生的气体难以有效分离与利用，导致能量损耗。

针对上述问题，betway88西汉姆联何平教授与周豪慎教授团队提出了一种可逆氧化还原–氢耦合电化学提锂系统。阳极使用可逆氧化还原电对“Ni(OH)₂/NiOOH”作为电极材料，阴极使用NiS₂/MoS₂复合析氢催化剂，阴极室与阳极室均使用海水作为电解液，且被固体锂离子筛膜Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃ (LAGP)分隔开。如图1所示，当进行提锂过程时（Step 1），锂离子在电场力驱动下从阳极室海水经LAGP膜进入到阴极室的海水中。阳极的Ni(OH)₂氧化为NiOOH，储存部分电能。阴极发生析氢反应，同时阴极的pH值增加进而沉淀海水中的Mg²⁺等干扰离子。阳极氧化后得到的NiOOH可以通过与Zn组成镍锌电池进行放电（Step 2），释放储存的能量，并被重新还原为Ni(OH)₂。

图1 可逆氧化还原–氢耦合电化学提锂系统工作原理图

研究显示，在1 mA cm^–2的电流密度下，提锂电压平台稳定在2.5 V左右（图2a）。随着提锂操作的进行，阴极室海水（回收溶液）中的Li浓度持续增加，而Mg浓度持续降低。在48 h后，阴极室海水中Li浓度由最初的0.183 mg L^–1增加到306.2 mg L^–1；Mg/Li质量比由最初的6615.4下降到4.9 × 10^–4，镁锂分离系数超过了10⁷数量级（图2b）。通过蒸发–沉淀法从回收溶液中得到白色沉淀（图2c），XRD显示其为Li₂CO₃（图2d）。将0.1 g Li₂CO₃产品溶解于硝酸溶液中测试各离子浓度，可以计算出Li₂CO₃的纯度为99.6 wt%（图2e）。使用该电化学系统的提锂能耗为6.4 Wh g–1Li。该方案为高效提取海水锂资源，同时耦合制氢、储能等技术提供了新的思路。

图2 从海水中获得高纯度Li₂CO₃，（a） 恒流锂提取过程的电化学曲线（电流密度：1mA cm^–2；总提取容量：192 mAh），（b）提取过程中阴极室海水（回收溶液）中Li和Mg浓度以及Mg/Li比值的演变，灰色线为误差线，（c）最终Li₂CO₃产物的照片，（d）Li₂CO₃产物的XRD图，（e）0.1 g Li₂CO₃产物中不同阳离子的质量。

相关研究以“Energy-Efficient Seawater Lithium Extraction via a Reversible Redox-Hydrogen Coupled System”为题，于2026年5月2日在Nature Communications上在线发表（DOI：10.1038/s41467-026-72464-y）。betway88西汉姆联何平教授、周豪慎教授为论文通讯作者，betway88西汉姆联2020级直博生王义钢为第一作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金等项目的资助，同时也得到了固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心、江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室和betway88西汉姆联储能材料与技术中心等单位以及betway88西汉姆联优秀博士研究生创新能力提升计划的支持。