日本量子科学技术研究开发机构量子能源部门六所研究所增殖功能材料开发部的高级研究员星野毅等人组成的研究团队开发出了利用高性能离子导体作为锂（Li）分离膜的超高纯度锂（99.99％）回收技术以及离子导体锂分离技术（LiSMIC），可以从车载锂离子电池（LIB）中低成本回收作为电池原料的超高纯度锂。
锂是制造核聚变反应堆燃料氚所需的物质，随着近年来EV（电动汽车）逐渐普及，预计到2027～2030年左右日本将很难确保有足够数量的锂。为此研究团队一直在研发利用离子导体锂分离法（LiSMIC）来回收锂资源的技术。
通过LiSMIC回收LIB的流程图（供图：量子科学技术研究开发机构）
为评估利用新开发的锂离子导体回收锂的成本等，研究团队开发了一种新的锂回收装置，该装置层叠20个离子导体，可以连续运行数周，还能探索回收锂的各项最佳条件。在使用这种锂回收装置实施的试验中，研究团队对废旧LIB进行加热处理（焙烧），并把得到的黑色粉末（电池灰）浸入水中，然后以50升水浸出液为原液，计算出了该装置的加载电压、溶液温度和流速的最佳条件。
此外，还利用实施了表面锂吸附处理（具有提高锂回收速度的效果）的高性能离子导体，以稳定的回收速度连续回收锂14天，由此确认，锂回收速度远远高于采用以往的离子导体时（约达到13倍）。
研究团队根据这个结果估算了利用水浸出液的制造成本，制造电池原料氢氧化锂（2千吨/年）的成本可降至进口价格（2020财年贸易统计进口价格平均为1287日元/公斤）的一半以下。另外，通过将水浸出液中的锂浓度提高到黑色粉末中的锂溶解的最大浓度，提高锂的回收速度，有望以进口价格一半以下的制造成本进行回收。
研究团队成功开发的LiSMIC装置（供图：量子科学技术研究开发机构）
对于锂100％依赖海外进口的日本来说，此次的成果为未来国内资源的循环利用开辟了道路。
星野高级研究员表示：“LiSMIC可用于此前因成本原因被认为难以实现的车载大型锂离子电池的工业回收，今后将在装置更大的试验工厂进行技术验证，通过稳定供应超高纯度的锂，将为实现碳中和的关键——EV的普及做出重要贡献。另外，欧洲正考虑强制推进废旧锂离子电池的回收等，回收利用动向正在加速，希望还能为国内外的锂离子电池的循环经济做出贡献。”
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
