日本弘前大學研究生院理工學研究科的佐佐木一哉教授（同時在鋰資源綜合研究機構任職）、弘前大學鋰資源綜合研究機構的新村潔人助教等人組成的研究團隊發表研究成果稱，成功研發出了一項可以快速、經濟地從鹽湖、地下水以及廢舊鋰離子電池中提取並回收不含任何金屬雜質的高純度鋰的電化學泵技術。該技術主要依賴於2個外部電流源、3個電極以及鋰離子傳導固態電解質隔膜。研究證實，該技術的提取和回收速度是傳統技術的464倍，且在理論上可以實施鋰回收速度的無限生長。預計該技術將爲以具有經濟性、工業化方式獲取鋰資源做出貢獻。相關研究成果已於2月11日發表在《Communications Engineering》雜誌上。
發表於《Communications Engineering》第3卷、文章編號：29（2024年）中的快速高效提取和回收溶液中鋰的三電極雙電流源電化學泵系統構造和反應示意圖（供圖：弘前大學）
本次研究開發的是一種電化學泵技術。運用此技術，將鹽湖水或溶解了廢舊鋰離子電池的水溶液注入示意圖左側（陽極側、Anode側）的水槽中，利用電化學勢差即可實施鋰離子向右側（陰極側、Cathode側）水槽中的行程和回收。電化學泵技術是透過允許所需離子（在本研究中爲鋰離子Li+）在内部行程的電解質隔膜的正反兩面施加電化學勢差，促使離子從隔膜一側向另一側行程的技術。
在電解質隔膜兩側表面形成的兩個電極會產生O2（氧）氣體，最右側的電極會產生H2（氫）氣體，因此該技術還能夠供應這些氣體。
本次開發的技術將有助於以經濟性、工業化手段獲取電動車等設備鋰離子電池和未來預計成爲基礎能源系統的核融合發電等所需的鋰資源。
佐佐木教授表示，「作爲製造電動車等設備鋰離子電池的必要材料，鋰的需求激增，其價格上漲和供應短缺存在不安。隨着歐洲電池法規的出臺，資源回收也將成爲強制性要求。未來鋰還將大量用於預計成爲基礎能源供給的核融合發電。爲了實施對日本經濟隊形變換和能源安全至關重要的廉價、穩定的鋰供應，我們旨在透過該技術建立‘鋰供應鏈’，並期待各類公司的參與。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Communications Engineering
論文：A three-electrode dual-power-supply electrochemical pumping system for fast and energy efficient lithium extraction and recovery from solutions
DOI：https://www.nature.com/articles/s44172-024-00174-8
