From brine to battery: the evolution of lithium extraction
41:33 Share

加入我们，与 EnergyX 首席执行官 Teague Egan 共同探讨锂的未来及其在推动全球能源转型中的作用。从创新的提取方法到电池技术的进步，了解 EnergyX 如何塑造可持续能源解决方案并彻底改变电动汽车行业。同时，查看我们的教育平台 IE Academy。</context> <raw_text>0 欢迎收听今天的 Lexicon 节目。我是克里斯托弗·麦克法登，Interesting Engineering 的特约撰稿人。加入我们，与 EnergyX 首席执行官 Teague Egan 共同探讨锂的未来及其在推动全球能源转型中的作用。

从创新的提取方法到电池技术的进步，了解 EnergyX 如何塑造可持续能源解决方案，彻底改变电动汽车行业。但在我们开始新节目之前，请查看我们的教育平台 IE Academy。从 IE 到数据，我们将提供高质量的课程，以及由专业讲师主讲的现场互动研讨会，欢迎您加入我们的社区。现在让我们继续今天的节目。Teague，感谢您的加入。您今天过得怎么样？

我很好，克里斯。感谢您的邀请。当然，很荣幸。为了方便我们的听众，您能简单介绍一下自己吗？当然可以。我是 Teague Egan，EnergyX 的首席执行官兼创始人，EnergyX 是一家锂提取技术和生产公司。我大约在六年前，也就是 2018 年创立了这家公司。

我们已经发展成为直接锂提取技术领域的领导者之一，并且还在扩大锂精炼能力。现在，我们正在开发两个大型锂项目，一个在美国，一个在智利，这两个项目加起来每年应该能够生产出足够一百万辆电动汽车使用的锂。

哇，令人印象深刻。我们稍后会更详细地讨论这些内容，但非常感谢您。让我们从本开始。您认为，就全球能源转型而言，为什么锂正成为如此重要的自然资源？您如何将它与传统的化石燃料作为能源系统进行比较？是的。锂的物理特性

使其成为最好的储能材料之一。锂是元素周期表上的第三号元素，这意味着它是一种非常轻的元素。只有比它更轻的元素是氢和氦。所以它非常轻，但却可以储存大量的能量。因此，它的能量密度非常高，是已知的

最好的特性之一，这使得它非常适合用于可充电电池，特别是用于移动应用，例如，如果您试图移动重量或拿着手机，或者如果您只是有一个放在地上的电池，那么它的重量并不重要，它可以重达一百万磅，但这并不重要，但如果您必须在汽车中移动它或移动电池，能量密度就是一个非常重要的指标，因此

这使得它对电池非常重要。当然，电池中还有其他材料，不仅仅是锂。然而，大多数用于电池的其他元素也用于许多其他应用，例如铜。铜的导电性非常好。这显然被用于很多东西。

因此，铜的全球产量已经达到了每年数千万吨。我认为目前每年的铜产量在 2500 万到 3000 万吨之间。所以人们已经知道如何生产它了。它有一个巨大的市场。然而，另一方面，在电池出现之前，锂并没有很大的市场。锂最大的应用是

一些边缘药物，它被用于一些玻璃应用，它被用于一些润滑脂，但锂的全球总市场是

实际上只有几十万吨，这不算少，但也不是数千万吨，对吧？然后电动汽车变得重要起来，人们开始真正关注气候变化以及如何使我们的地球脱碳。并且

能够在不排放碳的情况下储存能量变得非常重要。显然，对于电动汽车来说，电池是最重要的部件，因此锂变得非常重要。所以，你知道，这导致像我这样的人大量研究如何更有效率、更经济地生产锂。我的意思是，这最终是关键因素，就像我们如何经济有效地生产锂一样，

我们能否大规模生产锂？但这就是根本原因，也是为什么锂在过去 5 到 10 年中变得如此重要的原因。您是否预见这种情况会在未来十年持续下去？我的意思是，人们正在研究许多新的电池技术，特别是固态电池。再说一次，我们稍后会讨论这个问题。您认为锂会在未来 10 年、20 年甚至更长时间内保持其市场地位吗？绝对会。我没有，我的意思是，

我毫不怀疑，但它可能具有 99.99% 的统计概率仍然是可充电电池的首选材料。至少是可充电电池，对吧？我刚才解释了这种元素的物理特性，这使其具有这种特性。其他技术可能会……

变得更重要。你知道，我，我逻辑上思考这个问题的方式是，锂离子电池是由 John Goodenough 博士在 1982 年发明的。而且，你知道，今天是 2024 年，对吧？所以自发明以来已经过去了 42 年，它只是

越来越受欢迎，在大型商业应用（如汽车）中的实用性和用途方面正在获得动力，显然，我们在手机中使用它已经有 15 到 20 年了，对吧？但即便如此，我们也明确知道，锂比在汽车中使用不排放任何碳的锂电池要好，这比化石燃料汽车要好

好几个数量级。但是仍然有数亿辆化石燃料汽车，石油和天然气仍然非常突出和重要，对吧？你不能今天就切断石油和天然气。经济会，你知道，世界可能会崩溃。所以，

即使今天发明了最好的东西，也许最好的东西，你知道，人们一直在研究你提到的固态电池，所有这些仍然使用锂。它们是基于锂的固态电池。但即使是比基于锂的电池更好的东西问世，理论上，氢气可能会更好，对吧？但是人们一直在研究这个问题。看起来锂赢了。

嗯，看起来锂并没有胜出。就像所有，所有你不能，你今天不能买到氢动力汽车。就像，即使你想要它，对吧。人们对此已经了解很长时间了。所以，即使今天发明了最好的东西，它可能仍然需要我刚才所说的那样，自锂离子电池发明以来已经过去了 42 年。它仍然需要几十年。这就是为什么，嗯，

你知道，有很多动力。它只会越来越大。电动汽车的普及率在全球范围内已经达到了 16% 到 20% 之间，在中国等地，超过 50% 的新生产汽车是电动汽车。我的意思是，这。在挪威，我认为超过 95%

是电动汽车。所以，你知道，所有迹象和势头都指向电动汽车的进一步市场渗透，因此对锂的需求也会增加。是的。是的。中国是这背后的引擎。我不知道确切的数字。那里有数百家，不是吗？有数百家独立的电动汽车生产公司。我可以列举出美国和欧洲的五家。

最大的，最大的电动汽车公司。我的意思是，你说那里有数百家，那里最大的电动汽车公司比亚迪今年生产了 400 万辆电动汽车。是的。这太疯狂了。是的。嗯，我的意思是，你已经回答了我接下来的两个问题。而且，

进入下一个问题，对吧？那么，直接锂提取与传统锂矿开采有何不同？它提供了哪些环境效益？是的。所以，让我们说，大约 15 年或 20 年前，当锂根本不重要的时候。锂实际上是其他盐生产的副产品。所以锂的原始状态……

用于电池的锂基本上就像一种白色粉末。它是碳酸锂或氢氧化锂。然后将其转化为这两种物质的前体化合物称为氯化锂。你在牛排上吃的盐，你吃的盐是氯化钠。这只是氯化锂。所以它的性质非常相似。我这里实际上有一堆。

它看起来就像盐一样。嗯，这是使用大型蒸发池生产的，这些蒸发池传统上用于氯化钾，这是一种化合物，对吧？所以氯化钠、氯化钾、氯化锂。你有一个氯化物的原因是因为所有这些化合物都需要电荷中性。所以钠、钾、锂都是带正电的，

元素氯是带负电的，你总是需要保持这种电荷中性，但是氯化钾用于农业肥料，它被称为钾肥，智利的一家最大的公司建造了这些巨大的蒸发池，他们会从盐湖中抽出盐水，然后将其放在这些大型池塘中

水会蒸发，钾首先氯化钠会出来，有数十亿吨，这就是为什么盐这么便宜的原因……

但是然后氯化钾会出来，他们会把它用于肥料。然后，随着蒸发的继续发生，锂会在最后出来，它实际上被视为这种氯化钾或钾肥生产过程的副产品。随着锂变得越来越重要，这些池塘实际上变成了，好吧，我们如何优化这些池塘以生产锂？但是

这个过程仍然非常过时。这个过程需要 18 个月才能完成这些池塘的序列。在锂基本上被收获的最后阶段，他们只回收了最初从地下提取的锂的 30% 到 40%。这些池塘占地数十平方英里。

这只是一个，这是一个非常低效的过程。所以，最终，由于锂的重要性、需求的增加，人们开始关注这个问题，并说，这不是一种有效地生产锂的方法，你知道，从过去仅仅是副产品的方法。我们如何重新发明我们从这种盐水中实际获得所需锂的方法？这就是直接锂提取技术被发明的地方。从第一性原理的角度来看，并说，你知道，我们如何利用今天的分离和精炼技术来提取盐水，你知道，显然你仍然需要提取盐水。你基本上是从水井中抽水，但只是从这种盐水中提取锂。盐水是高浓度的盐和水。我们如何只在像

基本上是一个化工厂中提取锂。然后我们可以将盐水重新注入地下，减去我们已经提取的锂。这就是，这就是主要的，这就是巨大的变化，与 18 个月的加工时间相比，它只需要一到两天，而不是 30% 的回收率。我们看到 90% 到 95% 以上的回收率，

你知道，它不是使用数十平方英里的面积来建造这些巨大的蒸发池，这些蒸发池就像数千个足球场那么大，我们使用的土地面积或土地面积只有它的百分之一。嗯，它只是，最终导致的是更有利的经济效益。当然。传统采矿会使用大量的水。是这样吗？

是的，水。所以在盐水资源类型中，水只是被蒸发了。

所以你，你基本上损失了所有的水，然后你还需要额外的新鲜水来进行处理。所以在直接锂提取的情况下，你提取盐水，提取锂，然后你重新注入水。所以它不会像

破坏地下水位，你知道这对土著社区、农业等很重要，这些池塘本身对野生动物非常有害，是的，我的意思是，它们具有极强的腐蚀性，是的，我的意思是，这是 30%，它是……

例如，以色列的死海。它被称为死海是有原因的。那里没有任何生物。它具有最大的腐蚀性。是的。

你不会去游泳池游泳，哦，是的，这实际上是一个问题，你看，你实际上会去那里漂浮，因为它的密度非常大，这是正确的，但是绝对不要让它进入你的眼睛，不要将这种盐，锂盐与你的食盐混合，我确定这是……是的……

那么，电池技术的哪些创新，您认为有助于改善对风能和太阳能等可再生能源的储能？我的意思是，现在有很多，很多资金都投入到电池技术的创新中，这令人兴奋。你知道，它不是摩尔定律，对吧。每 18 个月翻一番。嗯，我们仍在努力，你知道，当然在主要方面有一些改进，主要有两个指标是能量密度，所以这个电池每单位质量可以储存多少能量……你知道，另一个是……

这被称为重力能量密度，对吧？这东西的质量是多少？另一个是体积能量密度。所以，比如，它每单位体积可以储存多少能量？是的。每单位体积。所以，能量密度至关重要，对吧？而且，

我们还没有看到能量密度的大幅飙升，或者当然不是摩尔定律那样每 18 个月翻一番，就像半导体的存储容量可以翻一番那样。我的意思是，如果我们看到了这一点，我们就会有，你知道，很容易拥有几千英里的汽车，几千英里的续航里程的汽车，你现在甚至可以用它们来驾驶飞机了。每千瓦时的成本正在大幅下降。嗯，

所以基本上就像制造电池的成本是多少。这与供应链有关，例如锂，锂的成本是多少？我们能多有效率地生产锂？你知道，这些原材料的体积，然后是电池的加工或制造。从原材料到实际的制造过程，制造电池的供应链有很多步骤。

组件的制造，然后将组件组装成电池。所以这是另一件事，对吧？它是，你知道，当特斯拉开始的时候，每千瓦时的成本曾经是 500 美元。现在，你知道，你不到一百美元，对吧。这是一个 5 倍的改进。目标可能是降到每千瓦时 30 美元、40 美元或 50 美元左右。

这使得电动汽车对大众来说真正负担得起。然后另一方面，千瓦时，对吧？最终，每千瓦时一美元，但你想要更大，你想要更多能量。如果每千瓦时的价格很低，你可以在你的汽车中使用更小的电池。但是如果你想在你的汽车中使用更大的电池，

它与价格相关，是的，然后你可以走得更远，对吧，是的，当然，你是否看到旧锂电池的回收……是这个过程的关键，还是绝对是，我的意思是，这些，这些，这些理论上应该是非常可回收的……这就像一件非常重要的事情，就像你的电池老化一样

你可以把它拿进去，换成一个新的电池，也许 10 年、15 年或 20 年后。然后有一些流程可以回收电池。这就是想法，对吧？这就是目标。我认为有两大因素需要考虑。一个是回收电池，你是否以……生产原材料？

与你最初采购它们的成本相同或具有竞争力？第二，它是否也环保？你可能会认为回收比进行更多采矿更环保

所以，所以是的，这个条件满足了，但显然，如果它在经济上不友好，例如，从回收电池中获得原材料的成本是原来的两倍，那么这在某种程度上是令人望而却步的。好吧，我不知道地球上到底有多少锂，但可以肯定的是，开采得越多，它就越稀有。你可能会达到一个点，显然，是的，回收电池将与之相当，然后可能更便宜。

没错。这就是最终目标，是的。是的。并且在地球上是否有任何特定的地方可以，他们实际上可以以这种方式提取锂，无论是直接采矿还是传统采矿，对不起，传统采矿或您的直接提取方法？所以，你需要特殊的地理环境才能实际获得锂吗？是的，绝对的。所以锂 101，实际上有三个

主要的资源类型。一种是盐水，我们一直在讨论这个问题，它是溶解在水中的盐。这是最环保的方式，也是最经济、最有效的方式。第二种是硬岩开采。所以你的传统露天矿，你基本上是在挖掘岩石和矿石，然后浸出锂。

不像我们谈到的蒸发池和锂精炼厂之间的巨大变化那样，你不太可能引入新技术……你显然无法避免挖掘矿石或在地面上挖一个巨大的坑，因为那是你的原料，而不是……钻一个洞，然后只是提取地下流体……

所以硬岩是第二种。第三种是粘土。今天，还没有任何商业化的锂是从粘土中生产出来的。所有商业存在的锂都来自盐水或硬岩。然而，人们正在研究粘土。美国有一个大型粘土项目。

还有其他一些粘土项目，人们正在努力获得这项技术，它基本上是一种直接锂提取技术，与……挖掘巨大的粘土块混合……是的，让我们继续讨论……有点像油田……随着油田的枯竭，容易开采的油田枯竭了，你必须转向更难开采的油田，所以是的，我打算……是的，你……

直接提取可以用其他方式进行修改，这听起来可能与锂粘土的情况类似。是的。所以，有两个思路，就像油田一样，你知道，或者是的，随着油田的枯竭，显然石油越来越少，你需要转向其他油田。

理论上，同样的原理也适用于锂。就像你一样，你所做的只是提取地下水而不是石油。嗯，水已经捕获了或溶解了这些盐，因为火山地质构造。

所以世界上最好的盐水锂资源位于南美洲的印度山脉。有一个地方叫做锂三角。它基本上是一个覆盖智利北部、阿根廷北部和玻利维亚南部的三角形。这是世界上一些盐滩的形成地。嗯，理论上，

那会枯竭，但另一方面，许多这些地下构造都有持续流动的水，所以它在某种程度上几乎是补充的，而石油和天然气可能不会补充，因为它是来自……化石，对吧……但是

水是不断流动的，它基本上变得饱和了，或者至少盐类溶解了，因为岩石构造。所以，你知道，我们真的不知道。但有一种说法是，锂是从岩石中，从数亿年前形成的火山构造中补充的。所以理论上，你可以人工合成你自己的盐水，然后如果你有合适的

岩石矿床中的矿物质，是的，你需要水……是的，我不知道，我不知道如何模拟火山之类的液体……是的，我的意思是，我们制造人工盐水进行测试……但是你得到水，然后你往里面倒盐，对吧，你往里面倒锂盐，显然……是的……所以理论上，它可能不是……不是无限的，但是……

那么，锂的供应可能在很长一段时间内都不会成为问题，真的，用完了，从听起来的情况来看。我的意思是，世界上的一切在某种程度上都是有限的。但是是的，我们认为这些基本上是盐水矿床的锂矿床，盐水来自杆状构造和地下流动的水，

你知道，可能是补充的。是的。非常好。它可能类似于……某种热液事件和海底，我想。我的意思是，现在这样做非常昂贵，但将来可能会。是的。是的。锂盐水，嗯，将来可能会出现钻机。是的，没错。有趣。好的。嗯，

所以我们提到了固态电池。嗯，你认为它有多接近？看到它们成为主流？它们比目前的锂离子电池有哪些优势？我认为它比许多人认为的要近。这不是那些总是说“还有十年”的事情之一。已经有公司在商业上使用固态电池的例子了。嗯，

固态电池只是意味着电池内部没有液体电解质。这种液体电解质基本上用作缓冲器。所以在电池中，电池一比一，你有一个阳极、一个阴极和一个将两者分开的隔膜。锂在阳极和阴极之间来回移动。当你将电池应用于它所供电的任何东西时，

电子和锂离开锂，并为该物体供电，然后当……电池没电时，你将其插入墙壁，锂返回阴极，并且来自电源的额外电子进入锂，这就是你为电池充电的方式

液体电解质是一种类似凝胶的缓冲剂，它将阳极与隔膜分开，并将隔膜与阴极分开，因为你不想让这些东西接触，否则就会发生所谓的热失控，这会引发火灾并导致电池爆炸。

固态电池的概念是消除这种液体电解质，从而减轻电池的重量。当然，我们谈到过，如果重量更轻，那么能量密度就更高。当然，能量密度越高，电池就越好。现在已经有很多人研究这个问题 5 年或 10 年了。很多研究……

研发资金已经投入到其中。就像我说的那样，它们已经被商业化用于某些应用，至于它何时会成为主流。我的意思是，这可能在几年内就会发生，许多韩国公司、日本公司……现在正在大规模生产这些电池。现在的问题是像……进行安全循环，并确保它们不会爆炸。嗯，

但我认为它真的处于商业化的边缘。对于目前的锂离子电池，就像你提到的那样，它们存在热失控和爆炸的可能性。有很多视频显示电动汽车在发生事故时会突然起火等等。你认为这会让人们不愿购买电动汽车吗？不，我不这么认为。我的意思是，至少在很大程度上不是这样。我的意思是，这是……发生这种情况的次数是……我的意思是……

它必须为零，对吧？但是它……我不知道这种情况发生的频率。我不知道是十万分之一还是百万分之一。我不知道电池发生这种爆炸的频率的安全 KPI。我认为这非常罕见，以至于它并没有真正……它可能会让一些总是害怕……的人望而却步

怎么说呢，总是害怕发生灾难性事件的人，但我认为它并没有真正影响到任何有意义的人数，它一定很少见，因为当它成为新闻时，它就是大新闻，所以如果它很常见，没有人会报道它，对吧？所以是的，它只会成为日常生活中常见的事情，是的，这很公平……

再说一次，你已经谈到了这一点，但是除了电动汽车之外，锂电池的未来应用还包括哪些？例如，电网规模的储能设备，甚至电池供电的飞机？是的。我做过这些计算，而且是很久以前的事了。可能有点生疏了。但是石油和天然气，比如汽油或石油和天然气也具有能量密度，对吧？就像它能……

每单位质量产生的能量，如果我没记错的话，大约是 2500 瓦时/公斤，电池仍然在……人们正在努力从……

200 到 300，是的，200 到 300，我认为固态电池是……你知道，你试图达到 500、600 或 700，也许未来理论上的锂硫电池或金属电池或锂空气电池的能量密度会达到……

1000、1200 甚至更高，但这仍然是汽油能量密度的一半，对吧？所以它还没有汽油那么高的能量密度。你知道，这就是电池的新创新和摩尔定律可以发挥作用的地方。但是，那，那，

限制了某些应用，例如商用喷气式飞机等等。你知道，我们开始看到一些电动汽车起降，电动垂直起降。他们称之为空中出租车。像 Lilium 这样的公司，像 Jetson 这样的公司，你知道，还有其他一些公司。所以它可能是……

用于电动汽车工具。我认为另一个非常非常重要的应用可能是人形机器人。我知道，你知道，埃隆一直在谈论在接下来的几年里，接下来的十年里会有十亿个机器人，每个人都会有一个机器人。这些理论上与汽车的电池组相同，只是规模较小。嗯，如果一辆汽车，你知道，我认为

加入我们，与EnergyX首席执行官Teague Egan一起探讨锂的未来及其在全球能源转型中扮演的角色。从创新的提取方法到电池技术的进步，了解EnergyX如何塑造可持续能源解决方案并彻底改变电动汽车行业。同时，查看我们的教育平台IE学院。</context> <raw_text>0 就像我的特斯拉Model S一样，它配备了75千瓦时的电池组。他们生产100千瓦时的电池，大多数电池，比如我认为Model 3，通常是50千瓦时的电池组。一个人形机器人可能是5或10千瓦时，但如果你有一百万个，那可能是一个非常非常大的电池应用。

是的，一切都在转向电动，一切。所有这些都需要电池，当然。好的。那么，考虑到这一点，您认为锂行业可以采取哪些措施来确保日益增长的锂需求不会导致未来的环境或供应链问题？我认为，

ESG思维至关重要，我们都必须记住我们首先为什么要这样做，那就是最终我们要经历能源转型，以拥有一个更清洁、更环保稳定的能源经济。

人类向大气中排放的碳量，甚至不是按小时计算，而是按分钟计算，是天文数字。最终我们需要停止排放如此多的碳。这就是锂的全部目的。一旦你产生能量，如果你将其储存在电池中，它就不会

燃烧，你不会通过燃烧东西来产生能量，你是在基于电子的移动来产生能量，是的，总的来说，锂更好，毋庸置疑，我们显然会尽可能可持续地获取它，我们对此进行了大量的思考，

但归根结底，拥有锂并利用它比没有锂而不利用它要好。是的，你总是把它看作是一个能量储存单元，无论是使用化石燃料还是核电站供电，你都会，是的，这只是节省能量的一种方式，就像在电脑游戏中，你可以四处移动。是的，它是一种节省能量的方式，但它也是一种利用能量的方式。

我也做过这些计算。驾驶燃油车与驾驶电动汽车相比，我忘记了具体的计算结果，但平均汽车每年排放的二氧化碳约为4公吨。因此，通过使用电动汽车，

你可以消除每年4公吨的二氧化碳排放。即使你用化石燃料产生的能源或电力为你的电动汽车充电，它仍然很多，它仍然比使用汽油燃烧要少得多，我不知道确切的数字，但它仍然少得多。当然，是的。

然后，显然，如果你用可再生能源（如风能或太阳能）为电池充电，那么整个循环生态系统中就没有排放。所以，核能是圣杯。如果我们能够在全球范围内开始利用核能发电，那么一切都会……

可持续地获取，没有碳排放。然后你用这种电力为移动应用的电池供电。绝对的。是的，那才是正确的道路。我个人非常支持核能。对它的恐惧似乎正在消失，这是一个好兆头。是的。但是我认为我们甚至还没有开始看到锂电池的潜在应用。我认为你，

有些公司提供了一种方法，你可以将你的电动汽车用作你家的备用电池，例如。这是一种开箱即用的思考方式。即使是你提到的噪音，它也可能成为你的便携式，不是发电机，而是电源组。是的，你可以用这些东西做任何事情。太棒了。我的问题都问完了。你没等我问就回答了很多问题。

非常感谢。在我们结束采访之前，您认为我们还有什么需要提及的吗？没有，这很棒，伙计。和你聊天很有趣，克里斯。感谢你的时间，T。太棒了。非常有趣。谢谢。本期Lexicon节目到此结束。感谢大家收听并做客今天的节目。一如既往，请关注我们的社交媒体频道，获取最新的科学和技术新闻。

另外，别忘了探索iAcademy的新课程。再见。音乐