问题——全球能源转型加速的背景下，锂作为新能源产业链的关键资源，被称为“白色石油”；我国盐湖锂资源储量可观。电化学盐湖提锂因能耗相对可控、过程可通过电驱动实现调节等特点，被认为具备产业化潜力。然而在实际运行中，电极材料在锂离子反复脱嵌时会出现晶体结构周期性膨胀与收缩的“呼吸效应”，进而导致内部应力累积、局部开裂甚至粉化脱落，引发容量衰减、选择性下降和循环寿命缩短，成为制约提锂效率与稳定性的关键瓶颈。 原因——业内常见做法多是在材料表面或外部进行包覆、涂层、掺杂等“外部修饰”，以提升抗腐蚀性或减缓结构破坏。但在盐湖卤水体系中，离子种类多、浓度高、传质环境更苛刻，单靠外部“加固”往往难以从根本缓解体相内部的应力集中：一上，反复体积变化造成的机械失配仍会内部累积；另一上，过多的外层修饰可能增加传输阻力，影响锂离子通量与反应动力学，使效率与耐久难以兼顾。 影响——稳定高效的提锂材料不仅关系盐湖资源开发效率，也影响产业链供给安全与成本结构。电极寿命短、维护频繁会推高运行成本并增加停机风险；选择性不足则会降低锂回收率，增加后续分离负担。如何在高盐、离子竞争强的水环境中同时实现“高选择性、高容量、长寿命”，是盐湖提锂走向规模化应用必须解决的问题。 对策——同济大学环境科学与工程学院张亚雷教授、褚华强教授团队近日在《美国科学院院刊》在线发表论文，提出“从材料内部搭建弹性骨架”的结构工程策略，尝试以本体结构设计而非外部修饰解决耐久性问题。研究团队利用热力学中的熵增疏水效应驱动前驱体自组装，在材料微观生长过程中构建具有有序梯度层间通道的多层核壳结构。该几何构型在材料内部形成纳米尺度“应变缓冲带”：一是通过可容纳晶格膨胀的结构空间分散并均化应力，降低局部应力峰值，减少开裂与粉化；二是梯度通道为锂离子迁移提供更顺畅的快速通路，在提升结构稳定性的同时兼顾传输效率。论文作者信息显示，同济大学环境科学与工程学院2022级博士研究生刘晓倩为第一作者，褚华强教授为通讯作者。 前景——实验结果显示，该优化电极材料在模拟盐湖卤水中实现了高选择性、高容量与长循环稳定性的整体提升。业内人士认为，此思路的价值不止于单一材料性能改善，更为复杂水环境下的先进分离材料设计提供了可借鉴的结构工程路径：通过在材料体相内部预先构建“可变形、可缓冲、可传输”的协同架构，提高其在长期循环和强离子竞争条件下的可靠性。面向后续应用，有关成果有望推动电化学盐湖提锂向更高效率、更低衰减、更可持续方向发展，并为我国盐湖资源开发提供技术储备。，要走向工程化落地，仍需在真实卤水条件下开展长期运行验证，并综合评估材料制备成本、规模化一致性以及与工艺系统的耦合适配性。
从实验室研究到产业化应用，这项成果说明了基础科研对战略资源保障的支撑作用。在碳中和目标推动下，我国新能源产业链的自主可控不仅依赖规模能力，也需要更多底层技术创新的持续突破。随着更多关键技术实现从0到1的跨越，“能源饭碗必须端在自己手里”的战略部署也将获得更扎实的技术支撑。