美國芝加哥大學發現了可從海水或地下水等貧鋰礦產資源中有效率地抽取出鋰(Li)之橄欖石結構磷酸鐵的理想粒子形態條件,確認透過使用擁有中間粒徑不過大或過小的磷酸鐵(FePO4),鋰離子可以選擇性地摻入層狀結構的間隙中。此項技術將可望有助於降低對少數鋰資源國家的依賴,且可從鋰稀缺的礦物資源中以高速、低成本且環境友善的方式生產鋰。
芝加哥大學持續投入與海水、地下水以及地下資源開發之際水力壓裂或離岸開採的「回流水」等從各種溶液形式的礦物資源中提取鋰的研究。目前已知具有一次元狀橄欖石結構的FePO4可透過電化學嵌入反應讓鋰離子插入層狀結晶構造的間隙中,但仍有溶液資源中共存的鈉(Na)離子也同時被吸收,導致取得之鋰的純度變動較大的問題。研究團隊從「製造FePO4 時會得到尺寸、形狀顯著不同的粒子」著手,並就橄欖石結構FePO4 粒子的不同形貌如何影響抽取分離出之鋰與鈉的選擇性進行了調查。
芝加哥大學透過多種方法合成FePO4,得到粒徑分佈在20~6000 nm範圍內的FePO4,並依大小分成幾組,製作了可以從稀薄溶液資源中抽取出鋰的電極。結果顯示當FePO4過大或太小時,更多的進入結構中,進而形成純鋰萃取受到抑制的傾向。由此可知中間尺寸具有最佳條件,且在動力學或熱力學方面,鋰較鈉更具有被選擇的優先性。透過使用適當粒子形態的FePO4,確認從富鋰資源中可以獲得純度96.6%±0.2%的鋰,甚至從貧鋰資源中也可以獲得純度95.8%±0.3%的鋰。研究團隊表示,雖然目前須進一步開發理想尺寸FePO4的量產方法,但此項技術將可望減少鋰生產對環境的影響,且能大幅擴大鋰資源。