提起新能源汽車，就能想到“鋰電池”。但鋰從何而來？卻鮮有人知道。實(shí)際上，全球70%以上的鋰都提取自富含礦物質(zhì)的鹽湖。由于提取鋰的技術(shù)長期難以突破，我國不得不長期依賴進(jìn)口。

西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院王磊團(tuán)隊錨定國家需求，自主創(chuàng)新探索出路，并從陜西西安赴青海冷湖、格爾木和柴旦等地，將自主創(chuàng)新的核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，使鋰的提取成本從3萬元/噸以上降至1.5萬元/噸之內(nèi)，且更加環(huán)保，大大降低了我國對進(jìn)口鋰資源的依賴。

扎根“無人區(qū)”挑戰(zhàn)高難度

2021年，新能源汽車市場爆發(fā)式增長，汽車鋰電池的主要原材料碳酸鋰成為限制發(fā)展的壁壘。早在2016年，我國發(fā)布的《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020年）》中，鋰便被列入“國家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”目錄，搞定鋰，就是將戰(zhàn)略“命脈”掌握在了自己手中。

“鹽湖鹵水中提鋰成本相對較低，可以直接獲得工業(yè)級碳酸鋰，再經(jīng)過提純就可轉(zhuǎn)化為深加工鋰產(chǎn)品。”王磊說，要大力開發(fā)我國的鋰資源，“鹽湖提鋰”技術(shù)非常關(guān)鍵。

王磊所講的“鹽湖提鋰”技術(shù)實(shí)踐地點(diǎn)，位于青海冷湖、格爾木等地。但這些地區(qū)湖水中鋰含量極低，品質(zhì)又差，以往很少有人愿意在這兒投資，是鹽湖提鋰的“無人區(qū)”。

“這里的鹽湖中鋰離子含量僅為0.06克/升，已是全球最低，且稟賦差，提取難度極大。”王磊表示，盡管資源條件很差，但他們還是選擇進(jìn)入這個“無人區(qū)”，啃下最難啃的硬骨頭，不僅是相信過硬的自主研發(fā)技術(shù)，更重要的是，要為國家盡可能多地收集鋰資源。

2017年9月，王磊帶領(lǐng)團(tuán)隊在冷湖建設(shè)第一個中試站。同年12月，中試生產(chǎn)線順利投產(chǎn)，將以傳統(tǒng)方法提取碳酸鋰的成本降低一半以上，其經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性均達(dá)到了世界先進(jìn)水平，為我國有價貴金屬開發(fā)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

經(jīng)過幾年發(fā)展，目前，年產(chǎn)量達(dá)數(shù)千噸的生產(chǎn)線正在為國家輸出著寶貴的鋰資源。

巧用“膜分離”解決提鋰難題

王磊為何能如此有信心，敢于在青海挑戰(zhàn)無人看好的鹽湖提鋰？關(guān)鍵就在于他和團(tuán)隊自主研發(fā)的以膜分離技術(shù)為核心的固相離子束縛材料。

“這種新材料能制作成薄膜，就像一層濾網(wǎng)，在提鋰過程中，將鋰離子吸附在濾網(wǎng)上，將其余雜質(zhì)過濾。”王磊介紹。

誰能想到，這項核心技術(shù)，最早是為凈化污水而研發(fā)。2016年，王磊團(tuán)隊以膜分離技術(shù)為核心的一系列科技創(chuàng)新成果在寧夏、甘肅等地廣泛應(yīng)用于市政和工業(yè)水處理，產(chǎn)值逾3億元。

“要在原始創(chuàng)新上取得突破。”這是王磊內(nèi)心始終的堅持。畢業(yè)于給排水工程專業(yè)的他，擅長逆向思維——“凈化污水，是去除礦物質(zhì)污染物，保留水資源。那么，反過來想，不就能從水中提取貴金屬嗎？”這就是固相離子束縛材料用于提取鋰的思路起點(diǎn)。

此后，借助自主研發(fā)的固相離子束縛技術(shù)，秉持“一湖一材料，一湖一工藝”的思路，他們研發(fā)出“高效吸附+解吸+沉鋰”分布式綠色鹵水提鋰極簡工藝，通過對鹽湖鹵水的吸附—解吸，一步獲得適合新能源汽車電池使用的沉鋰溶液，進(jìn)而沉鋰得到相關(guān)產(chǎn)品。

“這是一項真正的原始創(chuàng)新技術(shù)，解決了以往對鎂鋰選擇分離效率低、穩(wěn)定性低及存在污染等問題，一舉攻克了從低濃度、超高鎂鋰比的鹵水中提取鋰，并一次達(dá)到電池級的難題。”王磊說。

打通創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈破解融合困境

青海地區(qū)冬天是零下20多攝氏度的嚴(yán)寒。團(tuán)隊成員、柴旦地區(qū)生產(chǎn)項目負(fù)責(zé)人崔征回憶道：“最初時他們5人擠住在1間屋子，條件非常艱苦，凌晨才回去，三四點(diǎn)又冒著嚴(yán)寒回到了車間。”

艱苦的環(huán)境，不能阻擋創(chuàng)新的腳步。僅幾個寒暑，王磊團(tuán)隊就實(shí)現(xiàn)了從原始創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的跨越，其關(guān)鍵在于創(chuàng)新性地提出了“研究院+有限公司+種子基金”的創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈深度融合模式。在王磊看來，以往理論驗證、中試、資金、市場化等都相對獨(dú)立，需要來回協(xié)調(diào)，不確定性高，不論哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致市場化失敗，這也是創(chuàng)新鏈到產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)化最困難的癥結(jié)。經(jīng)過反復(fù)探索與實(shí)踐，他們成功打通了這些環(huán)節(jié)。

資料圖片僅供參考

2017年，由陜西省科技廳支持，王磊依托西安建筑科技大學(xué)優(yōu)勢學(xué)科，組建了陜西省膜分離技術(shù)研究院，圍繞膜分離科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)，為產(chǎn)業(yè)化提供共性技術(shù)平臺。依托平臺，王磊又組建了由團(tuán)隊控股，重點(diǎn)研發(fā)高性能超濾、微濾、納濾、正滲透等膜分離產(chǎn)品與設(shè)備的創(chuàng)新企業(yè)和種子基金，形成了“基礎(chǔ)研究—應(yīng)用開發(fā)—成果轉(zhuǎn)化—企業(yè)孵化—資本運(yùn)營”的全產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)化新模式。

“這種模式把基礎(chǔ)研究平臺、科學(xué)研究基地與成果轉(zhuǎn)化推上了快速通道，跨越了從基礎(chǔ)研究到技術(shù)創(chuàng)新的‘死亡谷’。”依托于此，他們目前已在節(jié)能環(huán)保、新能源新材料、醫(yī)療器械三大領(lǐng)域孵化了十余家高科技企業(yè)，申請專利80余項，已授權(quán)專利40余項，其中30余項已實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化生產(chǎn)，專利轉(zhuǎn)化近億元。

創(chuàng)新鏈帶動產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)鏈反哺創(chuàng)新鏈。更多人才迅速成長，所孵化的企業(yè)既是生產(chǎn)基地，也是實(shí)踐基地，更是深度研發(fā)基地。在這一鏈條上，團(tuán)隊培養(yǎng)出碩、博士創(chuàng)新型人才近200名，形成了基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用、管理等完備的人才體系。他們在《自然通訊》等國際、國內(nèi)期刊上發(fā)表70余篇高水平論文，出版《水處理膜污染結(jié)構(gòu)參數(shù)與微觀作用評價方法》等7部著作。

“未來，我們將繼續(xù)堅持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍。圍繞膜分離技術(shù)，加快推動科研成果轉(zhuǎn)化，以關(guān)鍵核心技術(shù)服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會。”王磊說。

（本報記者 張哲浩 李 潔 本報通訊員 詹鵬超）

關(guān)鍵詞： 基礎(chǔ)研究 核心技術(shù) 種子基金