EVバッテリーの持続可能なリチウム抽出

電気自動車（EV）バッテリーのリチウムを確保するための競争では、ライス大学の研究者は、業界を変革できる画期的な抽出方法を発表しました。Science Advancesに掲載された彼らの研究は、膜材料としての固体電解質（SSE）の革新的な使用を示しており、水溶液でほぼ完璧なリチウム選択性を達成しています。

当初、固体バッテリーでリチウムイオン伝導用に設計されたSSEは、前例のないレベルのイオン分離を可能にするために再利用されています。イオン輸送にナノスケールの細孔を使用する従来の膜とは異なり、SSEは硬い結晶格子内の無水ホッピングメカニズムを介して動作します。この構造は、ナトリウムやマグネシウムなどの競合するイオンを効果的にブロックし、リチウムのみが通過できるようにします。


「課題は、リチウムの生産を増やすだけでなく、持続可能で経済的に実行可能な方法でそうしています」と、ライス大学の教授であるメナケム・エリメレック首相は述べています。

採掘や塩水の蒸発を含む従来のリチウム抽出方法は、資源集約型であり、環境的に有害です。科学者は、これらの問題に対処するために、産業廃水や地熱塩水などの型破りなソースから直接リチウム抽出（DLE）を調査しています。ただし、既存のDLEテクノロジーはイオン選択性と闘い、リチウム分離を非効率的にします。

Elimelechのチームは、電気透析システムでSSEベースの膜を使用してこの課題を克服しました。ここでは、膜全体にリチウムイオンを駆動します。競合するイオンの濃度が高い溶液でさえ、SSE膜は、従来の技術が到達できなかったリチウム純度レベルを一貫して達成しました。

「SSE格子は分子ふるいとして機能し、リチウムを通過させながら不要なイオンを除外します」と、MITの研究の最初の著者でポスドク研究者であるSohum Patelは説明しました。

EV、エレクトロニクス、および再生可能エネルギーセクターのリチウム需要が急増するにつれて、このブレークスルーはリチウム採取のための持続可能なソリューションを提供する可能性があります。鉱業と化学集約型の精製への依存を減らすことにより、SSEベースの抽出は、環境への影響を最小限に抑えて安定したリチウム供給を確保する可能性があります。リチウムを超えて、研究者はSSE膜が他の重要な要素を抽出するための新しい技術を刺激し、より持続可能な資源回復への道を開くことができると考えています。