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一种使用以离子导体为分离膜的锂回收方法!使锂回收速度提高至200倍

 
 要点
  1. 成功开发出一种具有锂离子吸附性的离子导体,该离子导体可以以现有离子导体200倍的速度从含锂溶液中回收锂。
  2. 通过实现1.8mg/小时的锂回收速度,有望显著提高生产率和经济效率,从而可以对实际规模的锂回收设备进行设计研究。
  3. 不仅可以将该离子导体应用于废旧锂电池的回收,还可以应用于盐湖卤水中锂的回收,并将作为一项有助于应对今后快速增长的锂需求以及锂资源回收利用的技术,加快社会实施。
 

日本国立研究开发法人量子科学技术研究开发机构的研究小组在以离子导体作为分离膜的锂(Li)回收技术中,使锂溶液呈碱性,同时通过离子导体的表面改性处理提高锂离子的吸附性,从而成功地将锂回收速度提高至约200倍,并确立了可以回收未来需要大量处理的废旧锂电池的分离膜技术。该技术有助于锂电池中锂资源的循环,对于预计今后需求将会进一步扩大的锂来说,这是一项重大成果,为构建可持续的锂循环社会开辟了广阔的前景。

由于电动汽车(EV)市场的快速扩张,预计全球对用作蓄电池的锂离子电池材料锂的需求将急剧增长。然而,到2030年左右,用于EV等的锂离子电池将达到使用寿命,从而产生大量的废旧锂电池。因此,在锂依赖进口的日本,确立废旧锂电池的回收技术对于构建锂资源循环至关重要。

此前,量子科学技术研究开发机构已经开发了一种仅允许锂通过的锂离子导体分离膜,并全球首次成功实现了0.01mg/小时的锂回收速度。但是,为了使今后需求增加的EV等中使用的锂电池回收成立为一个产业,需要进一步提高处理含有从电池中提取的锂的溶液的速度。因此,需要对锂离子导体分离膜的性能进行改良,使其回收速度提高到几mg/小时,比此前开发的膜快100倍以上,从而将其应用于大量锂的回收。

因此,使用锂浓度为700mg/L的溶液(相当于回收废旧锂电池时所提取的溶液)对影响锂回收速度的因素进行研究后发现,通过增加吸附在离子导体表面的锂离子数量,可以显着提高锂回收速度。因此,为了减少抑制离子导体表面的锂离子吸附的氢离子数量,研究小组通过使锂溶液呈碱性,使锂回收速度提高至中性锂溶液的140倍。

此外,通过在离子导体表面使用盐酸进行表面改性处理,表现出锂离子吸附促进作用,从而能够将回收速度提高到初始速度的200倍左右,并成功实现每小时毫克数量级的1.8mg/小时的目标回收速度,并于2021年1月5日将该技术申请为从锂溶液中回收锂技术的专利。

该技术不仅可以应用于废旧锂电池的回收,还可以应用于锂浓度为500mg/L或更高的盐湖卤水中的锂回收,是一项具有高影响效果的技术。因此,从日本国内的锂资源循环和海外的资源保障这两方面来看,该技术作为一项有助于确保锂稳定以及创立新产业的技术,将会在社会中被广泛应用,以实现碳中和社会。

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