Innovative lithium recovery technique from seawater by using world-first dialysis with a lithium ionic superconductor

リチウムイオン伝導体を用いた世界初の透析法による海水からの革新的リチウム資源回収技術

星野 毅

Hoshino, Tsuyoshi

電気自動車や家庭用蓄電池用の大型リチウムイオン電池が増産傾向にあり、また、核融合発電炉でも大量のリチウムを使用するため、2020年代にはリチウム資源の需要が供給を上回り、海水からリチウム資源を回収しなければ資源不足に陥ると想定されている。そこで、海水中にほぼ無尽蔵に含まれるリチウムに着目し、リチウムイオン伝導体をリチウム分離膜として使用した、海水からのリチウム資源回収に関する技術開発を行った。海水とリチウムを含まない回収溶液間は、イオン伝導体をリチウム分離膜として用いて隔離するだけでなく、その間にリチウム濃度差を生じさせることにより、海水中のリチウムが自然に回収溶液へ選択的に移動する分離原理を発案し、さらにリチウムの移動と同時に発生する電子を電極により捕獲することで、電気を発生しながらリチウムを回収できる全く新しい技術を世界で初めて確立した。

Lithium (Li) procurement is becoming a matter of importance worldwide. Herein, I propose a method for recovering Li from seawater by using world-first dialysis, wherein Li only permeates from the negative electrode side to the positive electrode side through a Li ionic superconductor functioning as a Li separation membrane (LISM). Measurements of the Li ion concentration at the positive electrode side as a function of dialysis duration showed that the Li concentration increased to approximately 7% after 72 h with no applied electric voltage. Moreover, other ions in the seawater did not permeate the LISM. With both ends of the LISM bound with a negative and positive electrode, hydrated Li ion was transformed to Li ion only because Li ion can permeate through the LISM. This new recovery method shows good energy efficiency and is easily scalable and is thus suitable for the industrialized mass production of Li in South American countries, which have briny water containing Li.