關(guān)于這個(gè)問題，相信我，看完肯定不是你心中所想的答案！
對(duì)能源的利用與文明程度息息相關(guān)，今天的人類文明發(fā)展與電磁能的利用或者說駕馭電磁力密不可分，而儲(chǔ)能放能則是其中的重要一環(huán)，鋰。。。。。因此被賦予了特殊的意義。
鋰最早由瑞典化學(xué)家貝齊里烏斯的學(xué)生阿爾費(fèi)特森（Arfwedsons）在分析透鋰長(zhǎng)石時(shí)發(fā)現(xiàn)，鋰原子核有3個(gè)質(zhì)子，是自然狀態(tài)下原子半徑最小、質(zhì)量最輕的堿金屬元素，具有高反應(yīng)性和高電離電勢(shì)，所以天生就是做電池的料。
當(dāng)然，鋰的用途遠(yuǎn)不止如此，它還被廣泛應(yīng)用于玻璃陶瓷（作為助熔劑）、高溫潤(rùn)滑脂、有機(jī)合成（幫助有機(jī)物聚合）、有色冶金（幫助清除雜質(zhì)）、臨床醫(yī)藥、空氣處理（過氧化鋰被用于潛艇等密閉環(huán)境與二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生氧氣）、航空航天（用于制造高性能合金）等各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，另外，還有個(gè)很特殊的應(yīng)用，在核聚變領(lǐng)域，這個(gè)我們留來(lái)文章最后再說。
基于上述應(yīng)用，鋰還有些別名：“工業(yè)味精”、“宇航合金”、“推動(dòng)世界前進(jìn)的金屬”、“２１世紀(jì)最有應(yīng)用潛力的金屬”，“白色石油”等。
但如今，鋰在我們大眾眼里，就是電池的代名詞，對(duì)于鋰能否被用完這個(gè)問題，在新能源車出現(xiàn)之前，不會(huì)是一個(gè)太大的問題。
但現(xiàn)在，情況變得不一樣了。
鋰從哪來(lái)，宇宙中有多少？
鋰資源有多少？
鋰在地殼中的含量為0.002％，主要以鋰輝石、鋰云母、鋰蒙脫石、透鋰長(zhǎng)石等礦物形式存在，某些鹽湖也是重要的鋰來(lái)源，據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（ＵＳＧＳ）截至2019年底的統(tǒng)計(jì)，全球已探明鋰礦儲(chǔ)量1400萬(wàn)-1700萬(wàn)噸左右（鋰礦資源量8000萬(wàn)噸）。
鋰礦分布區(qū)域高度集中，就儲(chǔ)量而言，全球近９１．０９％的儲(chǔ)量主要分布在智利、阿根廷、美國(guó)、津巴布韋、葡萄牙、澳大利亞、中國(guó)、加拿大和巴西等９個(gè)國(guó)家（９國(guó)鋰礦資源儲(chǔ)量總和為１５４８．５萬(wàn)噸）。其中：
智利鋰礦儲(chǔ)量排名世界第一，（如上圖）約為８６０萬(wàn)噸，占全球儲(chǔ)量的５０．５９％；
澳大利亞位列第二，約 為 ２８０ 萬(wàn)噸，占 全 球 儲(chǔ) 量 的１６．４７％；
阿根廷排名第三，約為１７０萬(wàn)噸，占全球儲(chǔ)量的１０％；
中國(guó)排名第四，約為１００萬(wàn)噸，占全球儲(chǔ)量的５．８８％；
美國(guó)約為３．７１％；
。。。。。。
就資源量而言，全 球５８．７５％的資源量集中分布于拉丁美洲的“鋰三角”國(guó)家（玻利維亞、阿根廷與智利），美國(guó)、澳大利亞與中國(guó)的鋰資源量分別占世界總量的８．５％、７．８７５％與５．６２５％。如上圖，比較儲(chǔ)量與資源量?jī)山M數(shù)據(jù)，美國(guó)、中國(guó)、玻利維亞和阿根廷的鋰礦開發(fā)利用潛力較大。
（TIP：儲(chǔ)量是指近期可開采的靠譜的，資源量只是個(gè)大概）
如果不考慮新能源車和新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)的鋰用量，這個(gè)儲(chǔ)量或總量是個(gè)不小的數(shù)字，足夠人類使用很多年。
但是。。。。。。
鋰電池汽車和鋰儲(chǔ)電系統(tǒng)將急劇加速鋰的消耗
根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，鋰電池和鋰離子電池與其他為數(shù)不多的工業(yè)應(yīng)用消耗了四分之三以上的鋰產(chǎn)量，而電動(dòng)汽車則極劇的加速了鋰資源的消耗。
以特斯拉為例，1臺(tái)70kWh的Model S電池組中約有63kg的鋰，如上圖，到2030年，電動(dòng)汽車和鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)每年將需要2700 GWh的鋰離子電池，也就是說，大約每年消耗243萬(wàn)噸鋰，按照全球鋰8000萬(wàn)噸的總量，基于目前的鋰資源將在2050年前全部消耗掉。
另一組數(shù)字可能更加驚人：2016年全球汽車約為13.2億輛，包括小車、卡車和公共汽車，預(yù)期到2036年地球上將有28億輛汽車，這還不包括工程機(jī)械，如果有1/3是電動(dòng)汽車，則需要消耗200億公斤以上的鋰。
消耗掉的鋰去哪了？
這個(gè)問題乍看起來(lái)顯得有些多余，當(dāng)然是被各種設(shè)備使用了，而且絕大部分的使用過程都是化學(xué)過程，你可能要說了，元素不滅，鋰元素不會(huì)消失，從這個(gè)意義上講，鋰資源不存在被消耗的問題。
但，問題可能不是這樣的，如果說，鋰礦或鋰鹽中的鋰是處于一種待開發(fā)、可利用的狀態(tài)，那么，這些被用于電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)中的鋰，其實(shí)是處于了一種鎖定狀態(tài)，雖然，鋰的集中度在用戶那里提高了，但這部分鋰絕大部分都處于“正在使用中”而無(wú)法進(jìn)行新的利用，這。。。。。就是鋰資源的消耗問題。
也正因如此，加之短期的供需關(guān)系的波動(dòng)，鋰在近幾年的價(jià)格節(jié)節(jié)攀升。
如何應(yīng)對(duì)？
1、首先是鋰回收
相關(guān)技術(shù)研究在2010年以前開始于西方國(guó)家，一開始，鋰回收的技術(shù)難度和成本都高于鋰礦的一次開發(fā)。
目前，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于緩解鋰資源緊張別抱有太大的期望，直到2018 年，我國(guó)動(dòng)力電池報(bào)廢量約為17. 5 萬(wàn)噸，而由工業(yè)和信息化部公布的第一批符合《汽車動(dòng)力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》的 5 家企業(yè) 2018 年實(shí)際回收的廢舊動(dòng)力蓄電池僅約 0. 55 萬(wàn)噸。
廢動(dòng)力電池的資源化回收工藝復(fù)雜，流程長(zhǎng)，能耗高，而且在資源化回收過程中會(huì)產(chǎn)生的較多的污染物，同時(shí)人們對(duì)廢動(dòng)力鋰電池回收意識(shí)薄弱，所以目前“鋰回收”還處于技術(shù)研究階段和產(chǎn)業(yè)化的初期。
用一句俗話來(lái)說：鋰還有的用，沒逼到那個(gè)份上。
2、其次是海水提鋰
從資源量來(lái)說，海水中2300億噸鋰足夠人類用個(gè)世世代代了?？茖W(xué)家早在1964年就開始提出這一概念了。隨著材料學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了沉淀、吸附、萃取、電滲析等方法，但這些方法都有點(diǎn)得不償失，比如沉淀法需要將海水濃縮1000倍，需要耗費(fèi)大量的能量。
當(dāng)然，相關(guān)研究仍在推進(jìn)，現(xiàn)在研究的比較有前景的方法是在2018年以后出現(xiàn)的電化學(xué)提鋰方法，如上圖，通過施加電場(chǎng)，讓一種特殊材料的固態(tài)電解質(zhì)（SSE）將鋰離子吸收并轉(zhuǎn)移到有機(jī)電解液中，再讓鋰離子沉積在惰性陰極上。
太陽(yáng)能加鋰提取這個(gè)組合相當(dāng)有意思，裝置采用單元化，大量的裝置組合漂浮在海水中將會(huì)是一道新的科技風(fēng)景線，有論文討論并實(shí)驗(yàn)了一種被稱為石榴石的固態(tài)電解質(zhì)，其提鋰效率可達(dá)每小時(shí)每平方厘米198毫克。這個(gè)數(shù)值高的相當(dāng)驚人，是目前吸附法的近一萬(wàn)倍。
其高效程度已經(jīng)具備準(zhǔn)商用能力，每提取 1 公斤金屬鋰將消耗將 1.5 至 2.7美元電能，而目前鋰金屬每公斤的價(jià)格在73-146美元，這意味著采用該裝置一年后每平方米凈收入為 1220-2500 美元。
總的說來(lái)，由于海水中有近乎無(wú)限的鋰儲(chǔ)量，其誘人的應(yīng)用前景將會(huì)在不長(zhǎng)的時(shí)間里催生海水提鋰相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并誕生一些新的科技企業(yè)。到那時(shí)，鋰資源被用光這個(gè)問題可能一兩百年以內(nèi)不會(huì)是人類必須面對(duì)的問題了。
3、不用鋰，換鈉做電池
同樣作為堿金屬，鈉的儲(chǔ)量近乎無(wú)限，想想海水吧，所以能用鈉替代鋰當(dāng)然是最好不過的了。
但目前鈉離子電池也還在起步階段，其能量密度還達(dá)不到鋰的一半，且鋰電池也在不斷的進(jìn)化，從元素周期表的排序來(lái)講，鋰對(duì)納還處于一種天然壓制的狀態(tài)。
比較值得注意的是2017年成立的中科院海納電池（公司），胡永生教授研制的可以達(dá)到120 Wh / kg的能量密度。2020年，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究的全固態(tài)鈉離子電池能量密度達(dá)到了355 Wh / kg。
結(jié)語(yǔ)：雖然鈉等替代元素電池在研究和發(fā)展，納電池成熟以后，可能被用于儲(chǔ)能系統(tǒng)等要求不太高的場(chǎng)景，但鋰電池也在同步發(fā)展，鋰電池的霸主地位目前來(lái)看是不可撼動(dòng)的。在海水提鋰前景明朗和大規(guī)模應(yīng)用前 ，鋰資源仍將處于一種緊張的供求關(guān)系上升期。
鋰元素不滅？不不不!核聚變時(shí)代的鋰將不停的消失
喜歡科幻片的小伙伴應(yīng)該都看過高分美劇“浩瀚蒼穹”，其中鋰礦被設(shè)定了該片世界觀中一種極其重要的星際資源，其實(shí)，這一設(shè)定是相當(dāng)靠譜的，因?yàn)樯婕暗胶司圩?，鋰確實(shí)是一種維持聚變反應(yīng)的極其重要的材料。
目前人類階段在研在建的核聚變裝置中（比如國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆），主要和可行性較高的是氘氚聚變，這個(gè)氘問題不大，海水中也是有海量的，足夠人類用上個(gè)上億年，但這個(gè)氚可就不是那么回事了。
氚在自然界中極其微少，基本無(wú)，那么怎么辦呢，沒這東西不中啊。
這時(shí)候就得要鋰出山了，利用中子與氘反應(yīng)，生成氚和氦4，這個(gè)設(shè)備則被稱為“氚增殖”模塊，有了它，氚在核反應(yīng)爐中就可以自給自足，聚變才能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。
注意到這里了嗎，如果化學(xué)反應(yīng)你可以說元素不滅，那么這種核反應(yīng)將會(huì)徹底的消滅鋰，這是真正意義上的讓鋰消失并轉(zhuǎn)換成另一種物質(zhì)，從資源消耗上來(lái)講，這是徹底的從有到無(wú)。
核能對(duì)鋰的消耗（消滅）目前相對(duì)來(lái)講并不快。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，每生產(chǎn)1萬(wàn)億度電，將消滅100噸鋰，按照2019年核能發(fā)電2.6萬(wàn)億度電計(jì)算，如果全部采用聚變發(fā)電，將消耗掉260噸鋰，基本上是個(gè)小數(shù)字了，不過這部分鋰是真正的消失了。
未來(lái)這個(gè)消滅速度會(huì)加快嗎？接著往下看！
如果將時(shí)間線拉長(zhǎng)，未來(lái)必將到來(lái)的核聚變星際文明時(shí)代可能會(huì)加速這一過程！由于鋰對(duì)氘氚反應(yīng)的維持作用，目前在研的聚變火箭引擎有不少明確用到了鋰，比如上圖是太空動(dòng)力研究公司(MSNW)的反場(chǎng)構(gòu)形線性驅(qū)動(dòng)壓縮聚變推進(jìn)器，就是利用磁慣性約束聚變推進(jìn)的，其中重要的助燃和推進(jìn)材料就是鋰球。
這一階段的人類文明，與可能的新能源車類似，大量的布滿整個(gè)太陽(yáng)系的核聚變推進(jìn)飛船也將會(huì)成為鋰的又一消耗大戶。
參考文獻(xiàn)：
1、《海洋鈾、鋰資源開發(fā)的關(guān)鍵材料制備及其性能研究》，東南大學(xué)；
2、《國(guó)內(nèi)外鋰礦資源及其分布概述》，有色金屬工程；
3、《廢動(dòng)力鋰電池資源化技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究》，西南交通大學(xué)；
4、《磁約束聚變運(yùn)行原理與實(shí)踐》；
5、《等離子推進(jìn)器--面向深空探索的次世代發(fā)動(dòng)機(jī)（下）》，科學(xué)剃刀公眾號(hào)；
6、各種搜索引擎。
原標(biāo)題：《鋰，會(huì)被人類用光嗎？》
