全球能源转型提速、动力电池和储能产业快速增长的背景下，锂资源稳定供给的重要性不断提升。我国盐湖锂资源储量可观，但卤水成分复杂、分离难度高。如何在复杂水体系中实现高效、低耗、可持续提锂，已成为产业链关注的关键技术问题。电化学盐湖提锂工艺可调、具备较高选择性潜力，但在工程应用中，电极材料在锂离子反复嵌入与脱出时会发生晶格尺度的体积膨胀与收缩，即结构“呼吸”效应。由此产生的周期性内应力会推动微裂纹扩展，导致颗粒粉化和活性衰减，最终表现为容量下降、能耗上升、循环寿命不足，影响装置长期稳定运行。传统改性方法多集中在材料表面“加层保护”，如包覆、涂层或外部修饰。此类方法可一定程度抑制界面副反应，却难以缓解材料内部的应力集中与结构疲劳。尤其在盐湖卤水中，离子种类多、浓度高，传质与界面过程更复杂；外部修饰层还可能带来额外传质阻力，使“稳定性”和“高通量”难以兼顾。针对该瓶颈，同济大学环境科学与工程学院张亚雷教授、褚华强教授团队提出新的材料设计思路：不再主要依赖外部“加固”，而是在材料内部构建具有弹性与缓冲作用的“内生骨架”，通过结构工程同时实现应力管理与传输效率提升。对应的成果近日发表于国际学术期刊《美国科学院院刊》，论文第一作者为2022级博士研究生刘晓倩，通讯作者为褚华强教授。研究团队利用热力学中的熵增疏水效应，驱动前驱体在生长过程中自组装并实现有序调控，构建具有梯度层间通道的多层核壳结构。该结构在材料内部形成纳米尺度“应变缓冲带”，一上为晶格膨胀预留空间，分散并均化局部应力，降低开裂与粉化风险；另一方面在层间建立更顺畅的离子迁移通道，减少传输阻力，提高反应动力学效率。实验结果显示，优化后的电极材料在模拟盐湖卤水中实现了更高的选择性与容量，并保持较好的循环稳定性，体现出兼顾“抗疲劳”和“高通量”的综合表现。从应用意义看，这一思路为盐湖提锂电极材料设计提供了可借鉴的路径：将重点从“表面修补”转向“结构韧性”，有助于缓解电化学分离长期运行中的核心痛点。对我国盐湖锂资源开发而言，若后续能在更复杂的实际卤水体系与长周期连续工况下深入验证稳定性与可维护性，有望提升提锂效率、降低运行成本，并增强关键资源供给韧性。面向工程化落地，业内更关注从实验室材料到装置应用的跨越。下一步可在真实卤水条件下开展多离子竞争环境中的选择性评估，并进行抗污染、抗结垢测试；同时结合电极成型工艺、规模化制备一致性与装置集成优化，完善全流程能耗、寿命与环境影响评价。随着材料结构工程与电化学分离技术合力推进，盐湖锂资源的高效、可持续利用有望打开新的技术空间。
在全球碳中和进程中，关键矿产资源的战略价值不断上升。同济大学这项研究聚焦工程化痛点，提出了面向长期稳定运行的材料结构设计思路，也表明了基础研究与产业需求的有效衔接。随着新能源产业持续扩张，此类关键技术突破将为产业链稳定运行提供支撑，并为资源高效利用与环境保护合力推进提供新的技术路径。（全文共计1258字）