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it houseは8月29日、リチウム電池は電気自動車やさまざまな電子機器に広く使用されているが、リチウムの製造プロセスは環境に深刻な影響を与える可能性があり、リチウム電池は真の意味で「グリーン」ではないと報じた。スタンフォード大学の科学者らは、従来の方法に比べて効率が高く、費用が半分で環境に優しい、リチウムを抽出する新しい方法を開発した。

出典: テスラ

従来のリチウム抽出方法ではエネルギー、土地、水などの大量の資源が必要となる一方で、電気自動車や再生可能エネルギー貯蔵システムの普及に伴い将来的にリチウムの需要が大幅に増加するため、この研究は重要である。現在、1トンのリチウムを抽出するには約50万リットルの水が必要です。さらに、伝統的な方法では地殻深くまで採掘する必要があり、この貴重な資源はチリやボリビアなどのいくつかの場所に集中しています。

it house によると、リチウムの大部分は現在、チリのアタカマ塩湖などの塩湖地域の硬岩採掘から来ています。これらの資源からリチウムを抽出するには、ミネラル豊富な塩水を採掘し、26平方キロメートルの面積をカバーする蒸発池に汲み上げる必要があるため、約18か月かかります。太陽放射により塩水が蒸発し、その塩水は濃度が増加しながらプールからプールへと継続的に汲み上げられ、その後収集されてリチウムに精製されます。従来の方法でのリチウム回収率は通常 40% です。

スタンフォード大学工学部の材料科学・工学教授であるイー・クイ氏率いる研究チームは、レドックスガルバニック電気透析（rce）と呼ばれる方法を開発した。電気を利用して、固体電解質膜を通して金属濃度の低い水から高濃度の溶液にリチウムを輸送します。一連のセルを通じて、金属が容易に分離されるまでリチウム濃度が徐々に増加します。

rce 方法には多くの利点があります。

従来の抽出方法に比べて必要な電力はわずか 10 分の 1 です。

リチウム選択率は 100% に近く、効率は非常に高くなります。

塩水からリチウム 1 トンを抽出するコストは通常​​約 9,100 ドルですが、rce 法のコストは約 3,500 ～ 4,400 ドルです。

この方法により、大規模な蒸発池の必要性がなくなり、リチウム抽出による環境への影響が大幅に軽減され、利用可能なリチウム塩水の世界的な供給源が拡大します。

米国、カナダ、ヨーロッパからの塩水は、有毒物質が大量に含まれており、沸点が高いため処理がより困難ですが、rce アプローチにより、これらの地域でも経済的に実行可能になる可能性があります。

効率的なリチウム直接抽出 (dle) 方法は 1970 年代から研究されており、そのうちのいくつかは商業化されています。 cnbc は、リチウムの 7% が比較的持続可能な dle 法によるものであると指摘しています。スタンフォード大学チームの rce アプローチは、効率が 100% に近く、電力要件が低く、運用コストが低いため、最も有望であると思われます。

今後の課題は、rce プロセスを需要に合わせてどのようにスケールアップできるか、迅速かつ安全な抽出のためにどのように最適化できるか、リチウム塩を含む海水に適用できるかどうかです。リチウムの需要は今後数年間で増加すると予想されており、この新技術は増大するリチウム需要を満たすのに役立つ可能性を秘めています。

チームの研究結果は雑誌「matter」に掲載された。