在能源转型的关键时期，锂作为电动汽车和储能系统的核心材料，其战略价值日益凸显。然而，全球锂供应链正面临严峻挑战——中国控制着约65%的锂加工能力，并通过间歇性出口限制对这一关键矿物形成'卡脖子'效应。在这一背景下，MIT衍生企业Lithios开发的先进电化学锂提取技术，正为美国锂供应链安全带来革命性突破。
锂供应链困境：资源丰富却难以开采
美国拥有丰富的锂资源，主要集中在阿肯色州和德克萨斯州的大型地下卤水中。然而，传统开采方法面临多重障碍：
- 能源密集型：传统采矿和太阳能蒸发池工艺消耗大量能源
- 环境破坏：蒸发池需要占用巨大土地面积，一个项目可能需要相当于曼哈顿岛的面积
- 经济可行性低：美国锂资源浓度低、杂质多，使许多直接锂提取(DLE)技术难以盈利
- 供应链依赖：尽管澳大利亚有硬岩锂矿，但大多数矿石仍需运往中国进行精炼
"美国有丰富的锂资源，但我们缺乏将这些资源转化为价值的能力，"Lithios联合创始人兼CEO Mo Alkhadra表示。"近年来，特别是在过去一年里，确保国内锂供应、打破中国对关键矿物供应链的扼制已成为重要议题。"
电化学创新：从实验室到商业化
Lithios的技术源于MIT化学工程系Martin Z. Bazant教授实验室的研究成果。Bazant教授在电池材料和电化学分离领域有数十年的研究经验，而Alkhadra博士在他的实验室攻读博士期间，专注于研究电化学分离溶解金属的技术，特别是从饮用水中去除铅和处理工业废水。
"2021年，当我即将毕业时，锂价格正处于历史性上涨阶段，"Alkhadra回忆道。"我和Bazant教授开始研究我的工作最有前景的商业应用，很自然地就聚焦到了锂提取上。"
Lithios的核心创新在于其专有的电极材料，这种材料在精确电压下能够选择性地与锂结合。
"想象一个大型电池，卤水流经其中，"Alkhadra解释道。"当卤水接触到我们的电极时，它会选择性地提取锂，同时几乎完全排除所有其他杂质。当锂被吸附到我们的捕获材料上后，我们只需改变电流方向，就能将锂释放回清洁的水流中。这类似于电池的充电和放电过程。"
技术优势：高效、环保且经济可行
与传统方法相比，Lithios的电化学提取技术具有多重优势：
- 选择性高：能够从复杂卤水中选择性提取锂，排除镁、钙等杂质
- 能源效率：相比蒸发池工艺，能耗显著降低
- 环境友好：无需大面积蒸发池，减少土地占用和环境影响
- 适应性强：特别适合处理美国低浓度、高杂质的锂资源
- 模块化设计：系统可扩展，便于从小规模测试到大规模生产
"使用电池电极提取锂的主要挑战之一是如何完善整个系统，"Bazant教授表示。"我们拥有优秀的锂提取材料，在水环境中非常稳定且性能优异。我们还学会了如何配制两种电极，控制离子传输和混合，使过程更加高效和低成本。"
从实验室到现场：验证与扩展之路
自2022年成立以来，Lithios取得了显著进展：
- 2022年：Alkhadra完成博士学位，获得Activate Fellowship，Lithios正式成立
- 2023年：在MIT创业孵化器The Engine中成长
- 2024年：迁至马萨诸塞州梅德福的中试和制造设施
- 2025年6月起：持续运行中试系统，从世界各地的卤水中提取锂
- 2025年近期：向阿肯色州商业合作伙伴运送早期版本系统
"我们已基本验证了模块化系统的核心技术，"Alkhadra表示。"明年，我们计划开始运营一个更大规模的系统，能够年产10至100吨碳酸锂。在此基础上，我们将建设一个商业设施，年产量将达到25000吨碳酸锂。这将大幅增加美国目前的总锂产量（每年不足5000吨）。"
阿肯色州的锂金矿
美国地质调查局去年的一项调查显示，仅阿肯色州西南部的斯马克奥弗地层就含有500万至1900万吨锂。
"仅根据今天的价格估算，该地区蕴含的锂价值约2万亿美元，但目前无法开采，"Bazant指出。"如果能高效提取这些资源，将产生巨大影响。"
今年早些时候，Lithios将其中试系统运往阿肯色州的商业合作伙伴，进一步验证该地区的技术适用性。公司还计划在未来几年与石油和天然气及矿业行业的主要合作伙伴部署更多中试和示范项目。
"这次现场部署后，Lithios将迅速扩展至2027年投入运营的商业示范工厂，并计划在十年内扩展至年产千吨级的商业设施，"Alkhadra表示。
更广阔的应用前景
虽然Lithios目前专注于锂提取，但Bazant教授指出，该公司的技术未来也可应用于稀土元素和过渡金属等其他材料。
"我们正在开发一项独特技术，可使美国成为关键矿物分离的世界中心，"Bazant强调。"我们不可能在其他地方完成这项工作。MIT是完美的环境，主要是因为这里的人才。MIT生态系统中有很多杰出的科学家和商业人士，他们技术精湛，随时准备投身于这样的项目。我们的第一批员工都是MIT的人，他们真正将MIT的精神带到了我们的公司。"
MIT生态系统：创新与创业的沃土
Lithios的成长离不开MIT强大的创新生态系统支持：
- MIT创业指导服务：提供早期战略指导
- MIT Sandbox创新基金：提供资金支持
- 马萨诸塞清洁能源中心：行业资源和网络
- The Engine：提供创业孵化空间和资源
这种支持使Lithios能够将实验室创新快速转化为商业化技术，解决美国锂供应链面临的实际挑战。
能源转型的关键拼图
随着全球向清洁能源转型加速，锂的需求预计将持续增长。国际能源署预测，到2040年，锂需求可能增长超过40倍。在这一背景下，Lithios的技术不仅关乎美国的经济安全，也是实现全球气候目标的关键。
"我们的技术将帮助美国建立更可持续、更安全的锂供应链，"Alkhadra总结道。"通过利用本土资源并采用环保技术，我们能够支持电动汽车和储能产业的发展，同时减少对进口的依赖，创造高技能就业机会，并推动整个清洁能源经济。"
结论：技术创新重塑资源格局
Lithios的电化学锂提取技术代表了资源开采领域的一次重大飞跃。通过将MIT的前沿研究成果与商业化实践相结合，该公司不仅解决了美国锂供应链的紧迫挑战，也为全球资源开采树立了新标准——更高效、更环保、更具经济可行性。
随着Lithios计划在2027年建成商业示范工厂并最终实现年产25000吨碳酸锂的目标，美国有望在不远的将来实现锂供应链的自给自足，减少对中国和南美传统锂生产区的依赖。这不仅将增强美国在清洁能源技术领域的竞争力，也将为全球能源转型提供更稳定、更可持续的关键材料供应。
图：Lithios中试系统利用专有电极材料从卤水中选择性提取锂。该系统自2025年6月以来持续运行，从世界各地的卤水中提取锂。
随着技术的不断成熟和规模的扩大，Lithios的模式可能会被复制到其他关键矿物的提取中，进一步巩固美国在清洁能源技术领域的领导地位。在应对气候变化的全球努力中，这样的创新不仅具有经济意义，更具有战略价值。
