全球業務，BICHEM集團
一、背景和產業現狀
在中國碳排放雙重目標的推動下，全球鋰需求正以超過30%的年增長率呈指數級增長。鋰資源主要來自礦物和鹵水，其中鹵水資源（包括鹽湖城鹵水、地熱鹵水和油田鹵水）的儲量是礦物的數千倍。由於其環境和成本優勢，鹵水已成為鋰產業發展的核心。
目前主流的鋰萃取技術，包括傳統蒸發法和直接鋰萃取法（DLE），仍面臨許多限制。首先，這些技術對原料的適應性不足。現有技術主要處理鋰濃度高於260 mg/L、鎂鋰比（MLR）低於6.15的高品質鹵水，而全球超過99%的滷水儲量屬於低品位鹵水，遠未充分開發。其次，這些製程能耗高，且對環境造成嚴重破壞。傳統蒸發法需要佔用大量土地，且生產週期長達數月甚至數年，超過60%的鋰會因夾帶而損失，同時也會破壞地下水資源和當地生態系統。第三，用水矛盾突出。現有的DLE技術每生產一噸碳酸鋰需要消耗超過500立方公尺的淡水，而鹵水礦藏大多位於沙漠、高原等淡水資源匱乏地區，造成了「高耗水開採」的困境。最後，技術瓶頸顯而易見：吸附法在低鋰濃度下傳質效率低、動力學慢；膜分離法必須克服濃度極化效應；電化學方法需要外部電源輸入，並且還受到低溫的限制（例如，中國西部鹽湖的年平均溫度僅為 5.2°C）。
二、SDLE技術的概念與創新
為了克服這些傳統瓶頸，太陽能驅動直接鋰提取（SDLE）系統應運而生。該系統將太陽能界面蒸發（SIE）與直接鋰提取（DLE）結合，利用清潔再生太陽能克服從低品位鹵水中提取鋰的難題，同時也能生產淡水，實現了資源、能源和水的協同利用。
SDLE技術的核心突破可以概括為以下三個面向：
1. 能源供應革命：從高消耗到零碳排放
SDLE系統以太陽能作為唯一或主要能源輸入，透過光熱或光電效應驅動萃取過程，無需依賴電網或化石燃料。光熱SDLE系統實現局部界面加熱（僅加熱蒸發界面處的鹽水），與傳統蒸發相比，能源利用效率提高3至5倍。光電SDLE系統利用光電效應直接驅動電化學鋰萃取，實現「零外部電源」。
2. 原料範圍突破：從高品質原料到所有等級原料
透過梯度驅動（光熱效應產生的溫度、濃度和壓力梯度）或電場驅動（光電效應產生的內部電場），SDLE系統能夠顯著增強Li+的擴散和富集。在光熱系統中，溫度梯度加速Li+向萃取層的遷移，同時抑制Mg2+等競爭離子的擴散。在光電系統中，內部電場引導Li+穿過選擇性薄膜，即使在鋰濃度僅0.2 mg/L的海水中也能高效富集Li+。
3. 協同資源利用：從單一鋰提取到鋰水聯產
SDLE在萃取鋰的同時，還能將蒸發的水蒸氣冷凝成淡水，實現「一次能量輸入，雙重輸出」。例如，SDLE吸附系統在提取鋰的同時，淡水回收率可超過90%，有效解決了鹽湖礦區「高耗水開採」的難題。
三、光熱和光電SDLE系統
根據太陽能轉換形式的不同，SDLE 系統可分為光熱型和光電型。
1. 光熱 SDLE 系統：梯度驅動的“自然萃取”
光熱式SDLE系統依賴梯度驅動的自然萃取機制，由太陽能吸收層和鋰萃取層組成。其工作機制包括三個階段：熱梯度形成，其中局部界面加熱產生驅動水蒸發的動力；濃度梯度富集，其中水蒸發使鋰離子在萃取層中富集並形成擴散梯度；以及壓力梯度傳質，其中蒸發引起的壓力梯度加速水和鋰離子的傳輸，同時抑制鹽結垢和濃度極化。
關鍵材料包括具有高光吸收率、耐高溫和耐酸鹼性能的碳基材料；等離子體金屬；以及半導體材料。鋰萃取層採用吸附劑、選擇性薄膜和結晶層，以實現快速、選擇性的鋰回收。
2. 光電式SDLE系統：場驅動“精確提取”
光電式SDLE系統利用光伏效應進行電化學分離，該系統由半導體太陽能吸收單元、電極單元和鋰離子選擇性膜組成。光生載子在電極間形成內部電場，引導Li+穿過膜並在陰極富集，而其他競爭性離子則被截留，從而實現高選擇性。
無輔助光電系統的突破在於其無需外部偏壓即可驅動鋰提取。它們展現出穩定連續運作和高效率的特點，即使在極稀溶液中也能顯著富集鋰離子，從而徹底擺脫對外部電源的依賴。
四、技術意義與發展前景
SDLE技術不僅是一種新型鋰萃取方法，更是一種「資源-能源-水」協同利用的創新模式。它透過根本性創新，實現了從低品位鹵水中提取鋰、零碳能源供應和淡水回收三大目標，為全球能源轉型、水資源保護和永續礦產開發提供了新的途徑。
SDLE勘探的重要意義在於，它不僅代表了鋰提取技術的突破，更展現了資源、能源和水資源協同利用的新模式。該計畫利用太陽能將低品位鹵水轉化為鋰和淡水的聯產，為全球能源轉型、水資源保護和綠色礦產開發提供了一種新途徑。其核心原則是從根本層面進行創新，突破傳統的單一目標思維，實現多目標最佳化，為其他礦產資源的綠色開發提供了一個可參考的框架。
