在青海柴达木盆地的察尔汗盐湖，一片泛着盐霜的湖面下，蕴藏着全球瞩目的锂资源——其储量占全球已探明总量的六成以上。这片以锂、镁、钾为主的复杂盐类体系，曾因传统提锂工艺的高污染、高能耗问题面临开发瓶颈。而今，一项名为“双极膜电渗析”的技术突破，正以“零添加、低能耗”的创新模式，将盐湖卤水直接转化为高纯度氢氧化锂，为新能源材料制备开辟出一条绿色新路径。
双极膜电渗析技术的核心在于其独特的“三明治”膜结构：由阳离子交换层、中间催化层和阴离子交换层组成。在直流电场作用下，水分子在催化层被高效解离为氢离子（H⁺）和氢氧根离子（OH⁻）。其中，H⁺穿过阳离子交换层进入阴极侧，与氯离子结合生成盐酸；OH⁻则穿过阴离子交换层进入阳极侧，与锂离子结合生成氢氧化锂。这一过程无需添加任何化学试剂，仅通过电场驱动离子定向迁移，即可实现盐溶液向酸碱的转化。以氯化锂溶液为例，该技术可将锂离子浓度浓缩至20克/升以上，同时生成纯度超过98%的氢氧化锂溶液，能耗较传统蒸发结晶法降低60%以上。
面对盐湖卤水成分复杂、锂浓度低（通常低于0.5克/升）且伴随大量镁、钙、硫酸根等杂质的挑战，双极膜电渗析技术通过“预处理-浓缩-分离”三步法实现高效提锂。首先，采用纳滤膜去除卤水中的镁、钙离子，避免污染膜组件；随后，将净化后的卤水通入双极膜电渗析装置，通过多级循环浓缩使锂离子浓度提升至15-20克/升；最后，利用两段式双极膜电渗析，第一段将氯离子转化为盐酸，第二段将硫酸根转化为硫酸，最终在碱室中收集高纯度氢氧化锂溶液。天齐锂业开发的专利技术通过优化膜堆结构，使硫酸回收率提升至95%以上，氢氧化锂产品纯度达到电池级标准（LiOH·H₂O含量≥56.5%），可直接用于锂电池电解液生产。
从经济性来看，该技术显著降低了生产成本。传统碳酸锂苛化法需消耗大量石灰乳并产生石膏废渣，而双极膜电渗析技术以盐湖卤水为原料直接生成氢氧化锂溶液，省去了碳酸锂制备环节，吨产品成本降低30%以上。以青海盐湖为例，采用该技术后，氢氧化锂生产成本从每吨4.5万元降至3.2万元，接近国际市场价格。环保效益同样突出：系统产生的盐酸和硫酸可回用于预处理阶段，实现酸碱循环利用；吨氢氧化锂生产能耗仅130-180千瓦时，较蒸发结晶法（约500千瓦时/吨）大幅降低；每生产1吨氢氧化锂，二氧化碳排放量从传统工艺的2.5吨降至0.8吨。
这项技术的应用场景正不断拓展。在智利阿塔卡马盐湖，某企业已建成全球首条万吨级双极膜电渗析提锂生产线，氢氧化锂年产能达1.2万吨，产品出口至欧美动力电池厂商。在中国，随着“双碳”目标的推进，新能源汽车产业对氢氧化锂的需求持续增长。预计到2030年，国内氢氧化锂市场规模将突破500亿元，其中双极膜电渗析技术占比有望从目前的15%提升至40%以上。
尽管优势显著，但该技术的大规模应用仍面临挑战。目前，进口双极膜价格高达每平方米2000元，国产膜性能稳定性有待提升；设备投资回收期仍需5-8年，需通过模块化设计降低初始投入。不过，随着国产双极膜在耐酸碱、抗污染性能上的突破，以及工艺包标准化进程的推进，这项技术有望在盐湖提锂、化工酸碱制备等领域实现更广泛的应用，为全球新能源产业提供绿色、高效的锂资源解决方案。从盐湖卤水到氢氧化锂，中国正以技术创新为杠杆，撬动全球新能源材料供应链的绿色转型。
