提起新能源汽車，就能想到“鋰電池”。但鋰從何而來？卻鮮有人知道。實際上，全球70%以上的鋰都提取自富含礦物質的鹽湖。由于提取鋰的技術長期難以突破，我國不得不長期依賴進口。
西安建筑科技大學環境與市政工程學院王磊團隊錨定國家需求，自主創新探索出路，并從陜西西安赴青海冷湖、格爾木和柴旦等地，將自主創新的核心技術實現產業化，使鋰的提取成本從3萬元/噸以上降至1.5萬元/噸之內，且更加環保，大大降低了我國對進口鋰資源的依賴。
扎根“無人區”挑戰高難度
2021年，新能源汽車市場爆發式增長，汽車鋰電池的主要原材料碳酸鋰成為限制發展的壁壘。早在2016年，我國發布的《全國礦產資源規劃（2016—2020年）》中，鋰便被列入“國家戰略性礦產”目錄，搞定鋰，就是將戰略“命脈”掌握在了自己手中。
“鹽湖鹵水中提鋰成本相對較低，可以直接獲得工業級碳酸鋰，再經過提純就可轉化為深加工鋰產品。”王磊說，要大力開發我國的鋰資源，“鹽湖提鋰”技術非常關鍵。
王磊所講的“鹽湖提鋰”技術實踐地點，位于青海冷湖、格爾木等地。但這些地區湖水中鋰含量極低，品質又差，以往很少有人愿意在這兒投資，是鹽湖提鋰的“無人區”。
“這里的鹽湖中鋰離子含量僅為0.06克/升，已是全球最低，且稟賦差，提取難度極大。”王磊表示，盡管資源條件很差，但他們還是選擇進入這個“無人區”，啃下最難啃的硬骨頭，不僅是相信過硬的自主研發技術，更重要的是，要為國家盡可能多地收集鋰資源。
2017年9月，王磊帶領團隊在冷湖建設第一個中試站。同年12月，中試生產線順利投產，將以傳統方法提取碳酸鋰的成本降低一半以上，其經濟性、環保性均達到了世界先進水平，為我國有價貴金屬開發提供了強有力的技術保障。
經過幾年發展，目前，年產量達數千噸的生產線正在為國家輸出著寶貴的鋰資源。
巧用“膜分離”解決提鋰難題
王磊為何能如此有信心，敢于在青海挑戰無人看好的鹽湖提鋰？關鍵就在于他和團隊自主研發的以膜分離技術為核心的固相離子束縛材料。
“這種新材料能制作成薄膜，就像一層濾網，在提鋰過程中，將鋰離子吸附在濾網上，將其余雜質過濾。”王磊介紹。
誰能想到，這項核心技術，最早是為凈化污水而研發。2016年，王磊團隊以膜分離技術為核心的一系列科技創新成果在寧夏、甘肅等地廣泛應用于市政和工業水處理，產值逾3億元。
“要在原始創新上取得突破。”這是王磊內心始終的堅持。畢業于給排水工程專業的他，擅長逆向思維——“凈化污水，是去除礦物質污染物，保留水資源。那么，反過來想，不就能從水中提取貴金屬嗎？”這就是固相離子束縛材料用于提取鋰的思路起點。
此后，借助自主研發的固相離子束縛技術，秉持“一湖一材料，一湖一工藝”的思路，他們研發出“高效吸附+解吸+沉鋰”分布式綠色鹵水提鋰極簡工藝，通過對鹽湖鹵水的吸附—解吸，一步獲得適合新能源汽車電池使用的沉鋰溶液，進而沉鋰得到相關產品。
“這是一項真正的原始創新技術，解決了以往對鎂鋰選擇分離效率低、穩定性低及存在污染等問題，一舉攻克了從低濃度、超高鎂鋰比的鹵水中提取鋰，并一次達到電池級的難題。”王磊說。
打通創新鏈產業鏈破解融合困境
青海地區冬天是零下20多攝氏度的嚴寒。團隊成員、柴旦地區生產項目負責人崔征回憶道：“最初時他們5人擠住在1間屋子，條件非常艱苦，凌晨才回去，三四點又冒著嚴寒回到了車間。”
艱苦的環境，不能阻擋創新的腳步。僅幾個寒暑，王磊團隊就實現了從原始創新到產業化發展的跨越，其關鍵在于創新性地提出了“研究院+有限公司+種子基金”的創新鏈、產業鏈深度融合模式。在王磊看來，以往理論驗證、中試、資金、市場化等都相對獨立，需要來回協調，不確定性高，不論哪個環節出現問題，都可能導致市場化失敗，這也是創新鏈到產業鏈轉化最困難的癥結。經過反復探索與實踐，他們成功打通了這些環節。
2017年，由陜西省科技廳支持，王磊依托西安建筑科技大學優勢學科，組建了陜西省膜分離技術研究院，圍繞膜分離科學和技術進行基礎研究和技術開發，為產業化提供共性技術平臺。依托平臺，王磊又組建了由團隊控股，重點研發高性能超濾、微濾、納濾、正滲透等膜分離產品與設備的創新企業和種子基金，形成了“基礎研究—應用開發—成果轉化—企業孵化—資本運營”的全產業鏈轉化新模式。
“這種模式把基礎研究平臺、科學研究基地與成果轉化推上了快速通道，跨越了從基礎研究到技術創新的‘死亡谷’。”依托于此，他們目前已在節能環保、新能源新材料、醫療器械三大領域孵化了十余家高科技企業，申請專利80余項，已授權專利40余項，其中30余項已實現了轉化生產，專利轉化近億元。
創新鏈帶動產業鏈，產業鏈反哺創新鏈。更多人才迅速成長，所孵化的企業既是生產基地，也是實踐基地，更是深度研發基地。在這一鏈條上，團隊培養出碩、博士創新型人才近200名，形成了基礎研究、技術開發、工程應用、管理等完備的人才體系。他們在《自然通訊》等國際、國內期刊上發表70余篇高水平論文，出版《水處理膜污染結構參數與微觀作用評價方法》等7部著作。
“未來，我們將繼續堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學技術廣度和深度進軍。圍繞膜分離技術，加快推動科研成果轉化，以關鍵核心技術服務經濟社會。”王磊說。
（本報記者 張哲浩 李 潔 本報通訊員 詹鵬超）
