鉅大LARGE | 點擊量：1271次 | 2021年05月19日
鋰資源會被人類用光嗎？
有關這個問題，相信我，看完肯定不是你心中所想的答案！
對能源的利用與文明程度息息相關，今天的人類文明發(fā)展與電磁能的利用或者說駕馭電磁力密不可分，而儲能放能則是其中的重要一環(huán)，鋰。。。。。因此被賦予了特殊的意義。
鋰最早由瑞典化學家貝齊里烏斯的學生阿爾費特森（Arfwedsons）在分析透鋰長石時發(fā)現，鋰原子核有3個質子，是自然狀態(tài)下原子半徑最小、質量最輕的堿金屬元素，具有高反應性和高電離電勢，所以天生就是做電池的料。
當然，鋰的用途遠不止如此，它還被廣泛應用于玻璃陶瓷（作為助熔劑）、高溫潤滑脂、有機合成（幫助有機物聚合）、有色冶金（幫助清除雜質）、臨床醫(yī)藥、空氣處理（過氧化鋰被用于特種等密閉環(huán)境與二氧化碳反應出現氧氣）、特種航天（用于制造高性能合金）等各個行業(yè)和領域，另外，還有個很特殊的應用，在核聚變領域，這個我們留來文章最后再說。
基于上述應用，鋰還有些別名：“工業(yè)味精”、“宇航合金”、“推動世界前進的金屬”、“２１世紀最有應用潛力的金屬”，“白色石油”等。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
但如今，鋰在我們大眾眼里，就是電池的代名詞，有關鋰能否被用完這個問題，在新能源車出現之前，不會是一個太大的問題。
但現在，情況變得不相同了。
鋰從哪來，宇宙中有多少？
鋰資源有多少？
鋰在地殼中的含量為0.002％，重要以鋰輝石、鋰云母、鋰蒙脫石、透鋰長石等礦物形式存在，某些鹽湖也是重要的鋰來源，據美國地質調查局（ＵＳＧＳ）截至2019年底的統(tǒng)計，全球已探明鋰礦儲量1400萬-1700萬噸左右（鋰礦資源量8000萬噸）。
鋰礦分布區(qū)域高度集中，就儲量而言，全球近９１．０９％的儲量重要分布在智利、阿根廷、美國、津巴布韋、葡萄牙、澳大利亞、我國、加拿大和巴西等９個國家（９國鋰礦資源儲量總和為１５４８．５萬噸）。其中：
智利鋰礦儲量排名世界第一，（如上圖）約為８６０萬噸，占全球儲量的５０．５９％；
澳大利亞位列第二，約為２８０萬噸，占全球儲量的１６．４７％；
阿根廷排名第三，約為１７０萬噸，占全球儲量的１０％；
我國排名第四，約為１００萬噸，占全球儲量的５．８８％；
美國約為３．７１％；
。。。。。。
就資源量而言，全球５８．７５％的資源量集中分布于拉丁美洲的“鋰三角”國家（玻利維亞、阿根廷與智利），美國、澳大利亞與我國的鋰資源量分別占世界總量的８．５％、７．８７５％與５．６２５％。如上圖，比較儲量與資源量兩組數據，美國、我國、玻利維亞和阿根廷的鋰礦開發(fā)利用潛力較大。
（TIP：儲量是指近期可開采的靠譜的，資源量只是個大概）
假如不考慮新能源車和新能源儲能系統(tǒng)建設的鋰用量，這個儲量或總量是個不小的數字，足夠人類使用很多年。
但是。。。。。。
鋰離子電池汽車和鋰儲電系統(tǒng)將急劇加速鋰的消耗
根據有關數據，鋰離子電池和鋰離子電池與其他為數不多的工業(yè)應用消耗了四分之三以上的鋰產量，而電動汽車則極劇的加速了鋰資源的消耗。
以特斯拉為例，1臺70kWh的ModelS電池組中約有63kg的鋰，如上圖，到2030年，電動汽車和鋰儲能系統(tǒng)每年將要2700GWh的鋰離子電池，也就是說，大約每年消耗243萬噸鋰，按照全球鋰8000萬噸的總量，基于目前的鋰資源將在2050年前全部消耗掉。
另一組數字可能更加驚人：2016年全球汽車約為13.2億輛，包括小車、卡車和公共汽車，預期到2036年地球上將有28億輛汽車，這還不包括工程機械，假如有1/3是電動汽車，則要消耗200億公斤以上的鋰。
消耗掉的鋰去哪了？
這個問題乍看起來顯得有些多余，當然是被各種設備使用了，而且絕大部分的使用過程都是化學過程，你可能要說了，元素不滅，鋰元素不會消失，從這個意義上講，鋰資源不存在被消耗的問題。
但，問題可能不是這樣的，假如說，鋰礦或鋰鹽中的鋰是處于一種待開發(fā)、可利用的狀態(tài)，那么，這些被用于電動汽車和儲能系統(tǒng)中的鋰，其實是處于了一種鎖定狀態(tài)，雖然，鋰的集中度在用戶那里提高了，但這部分鋰絕大部分都處于“正在使用中”而無法進行新的利用，這。。。。。就是鋰資源的消耗問題。
也正因如此，加之短時間的供需關系的波動，鋰在近幾年的價格節(jié)節(jié)攀升。
如何應對？
1、首先是鋰回收
相關技術研究在2010年以前開始于西方國家，一開始，鋰回收的技術難度和成本都高于鋰礦的一次開發(fā)。
目前，這項技術有關緩解鋰資源緊張別抱有太大的期望，直到2018年，我國動力鋰離子電池報廢量約為17.5萬噸，而由工業(yè)和信息化部公布的第一批符合《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》的5家公司2018年實際回收的廢舊動力蓄電池僅約0.55萬噸。
廢動力鋰離子電池的資源化回收工藝復雜，流程長，能耗高，而且在資源化回收過程中會出現的較多的污染物，同時人們對廢動力鋰離子電池回收意識薄弱，所以目前“鋰回收”還處于技術研究階段和產業(yè)化的初期。
用一句俗話來說：鋰還有的用，沒逼到那個份上。
2、其次是海水提鋰
從資源量來說，海水中2300億噸鋰足夠人類用個世世代代了。科學家早在1964年就開始提出這一概念了。隨著材料學的發(fā)展，出現了沉淀、吸附、萃取、電滲析等方法，但這些方法都有點得不償失，比如沉淀法要將海水濃縮1000倍，要耗費大量的能量。
當然，相關研究仍在推進，現在研究的比較有前景的方法是在2018年以后出現的電化學提鋰方法，如上圖，通過施加電場，讓一種特殊材料的固態(tài)電解質（SSE）將鋰離子吸收并轉移到有機電解液中，再讓鋰離子沉積在惰性陰極上。
太陽能加鋰提取這個組合相當有意思，裝置采用單元化，大量的裝置組合漂浮在海水中將會是一道新的科技風景線，有論文討論并實驗了一種被稱為石榴石的固態(tài)電解質，其提鋰效率可達每小時每平方厘米198毫克。這個數值高的相當驚人，是目前吸附法的近一萬倍。
其高效程度已經具備準商用能力，每提取1公斤金屬鋰將消耗將1.5至2.7美元電能，而目前鋰金屬每公斤的價格在73-146美元，這意味著采用該裝置一年后每平方米凈收入為1220-2500美元。
總的說來，由于海水中有近乎無限的鋰儲量，其誘人的應用前景將會在不長的時間里催生海水提鋰相關產業(yè)的發(fā)展并誕生一些新的科技公司。到那時，鋰資源被用光這個問題可能一兩百年以內不會是人類必須面對的問題了。
3、不用鋰，換鈉做電池
同樣作為堿金屬，鈉的儲量近乎無限，想想海水吧，所以能用鈉替代鋰當然是最好不過的了。
但目前鈉離子電池也還在起步階段，其能量密度還達不到鋰的一半，且鋰離子電池也在不斷的進化，從元素周期表的排序來講，鋰對納還處于一種天然壓制的狀態(tài)。
比較值得注意的是2017年成立的中科院海納電池（公司），胡永生教授研制的可以達到120Wh/kg的能量密度。2020年，我國科學院大連化學物理研究所研究的全固態(tài)鈉離子電池能量密度達到了355Wh/kg。
結語：雖然鈉等替代元素電池在研究和發(fā)展，納電池成熟以后，可能被用于儲能系統(tǒng)等要求不太高的場景，但鋰離子電池也在同步發(fā)展，鋰離子電池的霸主地位目前來看是不可撼動的。在海水提鋰前景明朗和大規(guī)模應用前，鋰資源仍將處于一種緊張的供求關系上升期。
鋰元素不滅？不不不!核聚變時代的鋰將不停的消失
喜歡科幻片的小伙伴應該都看過高分美劇“浩瀚蒼穹”，其中鋰礦被設定了該片世界觀中一種極其重要的星際資源，其實，這一設定是相當靠譜的，因為涉及到核聚變，鋰確實是一種維持聚變反應的極其重要的材料。
目前人類階段在研在建的核聚變裝置中（比如國際熱核聚變實驗堆），重要和可行性較高的是氘氚聚變，這個氘問題不大，海水中也是有海量的，足夠人類用上個上億年，但這個氚可就不是那么回事了。
氚在自然界中極其微少，基本無，那么怎么辦呢，沒這東西不中啊。
這時候就得要鋰出山了，利用中子與氘反應，生成氚和氦4，這個設備則被稱為“氚增殖”模塊，有了它，氚在核反應爐中就可以自給自足，聚變才能夠長期穩(wěn)定的運行。
注意到這里了嗎，假如化學反應你可以說元素不滅，那么這種核反應將會徹底的消滅鋰，這是真正意義上的讓鋰消失并轉換成另一種物質，從資源消耗上來講，這是徹底的從有到無。
核能對鋰的消耗（消滅）目前相對來講并不快。根據有關數據，每生產1萬億度電，將消滅100噸鋰，按照2019年核能發(fā)電2.6萬億度電計算，假如全部采用聚變發(fā)電，將消耗掉260噸鋰，基本上是個小數字了，不過這部分鋰是真正的消失了。
未來這個消滅速度會加快嗎？接著往下看！
假如將時間線拉長，未來必將到來的核聚變星際文明時代可能會加速這一過程！由于鋰對氘氚反應的維持用途，目前在研的聚變火箭引擎有不少明確用到了鋰，比如上圖是太空動力研究公司(MSNW)的反場構形線性驅動壓縮聚變推進器，就是利用磁慣性約束聚變推進的，其中重要的助燃和推進材料就是鋰球。
這一階段的人類文明，與可能的新能源車類似，大量的布滿整個太陽系的核聚變推進飛船也將會成為鋰的又一消耗大戶。
