鱼状纳米机器人或可帮助美国摆脱中国对锂的掌控
要点速览
- •中国企业控制着约四分之一的全球锂采矿产能和60%的EV电池级锂精炼产能,使北京在关键供应链上拥有显著影响力。
- •美国已将锂列为关键矿产,并通过《国防生产法》和《通胀削减法》加快并激励电池材料的国内生产。
- •得克萨斯A&M大学研究人员正在开发可从海水中提取锂的自主纳米机器人,该项目获得美国能源部100万美元资助。
- •预计2020年至2030年间,电池制造所需锂需求将增长十倍,远快于当前全球产量水平。
- •尽管美国在内华达州和阿肯色州等地拥有可观的国内锂储量,但目前仅有一座在运营的锂矿,即内华达州的Silver Peak矿。

随着锂在科技和能源领域变得愈发不可或缺,这一矿产已成为重要的地缘政治焦点。中国目前几乎掌控全球锂供应和精炼能力,使北京拥有相当大的地缘政治杠杆。随着世界加快清洁能源转型——这一进程又因伊朗战争而进一步受到推动——锂供应链的控制权将对全球能源安全变得更加关键。
国际可再生能源署(IRENA)表示,仅电池制造所需的锂需求,就有望在2020年至2030年间增长十倍。Popular Mechanics 2023年的一份报告估计,“到2030年,一个电气化经济体可能需要25万至45万吨锂。”相比之下,全球2021年的产量仅为105吨,而不是105,000吨。
目前,中国企业控制着全球四分之一的锂采矿产能,以及60%的EV电池级锂精炼产能。如今,全球超过四分之三的锂离子电池都在中国生产。此外,据路透社报道,到明年,中国将超越澳大利亚,成为全球最大的锂生产国。这种生产和精炼能力的集中造成了显著的供应链脆弱性,并赋予北京巨大的地缘政治杠杆。
因此,从经济和地缘政治角度看,美国有必要实现电池供应链多元化,并将关键材料生产本土化,以打破中国的主导地位。美国地质调查局已将锂列为关键矿产,且联邦政府于2022年援引《国防生产法》以加快电池材料的国内生产。《通胀削减法》进一步通过将电动汽车消费者税收抵免与电池中来自美国或其自由贸易伙伴、经开采或加工的矿物比例挂钩,来激励本土采购。美国拥有可观的天然锂资源,并且仍在不断发现新的大型储量,最著名的位于内华达州和阿肯色州。该国目前只有一座在运营的锂矿,即内华达州埃斯梅拉达县的Silver Peak矿。不过,传统锂开采是一门污染较重的行业,伴随显著环境代价,包括高耗水量以及有害重金属的产生。
一种新的锂提取方法,或许能够让美国在建立本土锂产业的同时避开这些环境负外部性。得克萨斯A&M大学科利奇站分校的研究人员正在开发鱼状纳米机器人,旨在直接从海水中提取锂;锂在海水中天然广泛存在——据估计,全球海洋中溶解着数千亿吨锂,尽管其浓度极低,低于百万分之0.2,这也长期使大规模回收在技术上极具挑战。该项目获得了美国能源部100万美元资助。
项目负责人Jingjing(Jenny)Qiu表示:“我们的目标是开发一种技术,在减少传统提取方法相关环境足迹的同时,支持更可靠的本土锂供应链。”Qiu还说:“与传统采矿不同,传统方式要挖掘土地或从地下抽取卤水,并需要大量能源;这些自主微型/纳米机器人可以在海水中自由移动,以几乎零基础设施占用的方式采集锂。”
该项目是能源部为强化本土锂供应链而资助的19个项目之一,目标是在与中国保持竞争力的同时维护国内能源自主和安全。它也并非唯一一个着眼于开发海水中巨大关键矿物资源的项目。能源部阿贡国家实验室与芝加哥大学的另一项合作,正在开发一种由蛭石制成的膜,据Interesting Engineering报道,该膜能够“以显著效率[过滤]锂离子,为传统采矿提供一种潜在的国内替代方案”。
By Haley Zaremba for OilPrice.com