日本创业

从海水中高效回收锂

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实现脱碳社会的关键不仅仅是太阳能和风力等可再生能源。储存可再生能源电力的电池也很重要。随着需求进一步扩大，目前广泛普及的锂离子电池的原材料锂可能会变得难以采购。如果能实现以低成本高效提取海水中含有的微量锂的技术，到2050年前后，锂离子电池就有望全部利用从海水中提取的锂制造。

弘前大学的佐佐木一哉教授说：“通过这项技术可以解决锂短缺的问题”。佐佐木教授开发出了利用电渗析法从海水中快速高效地提取锂的方法。虽然还只是实验室级别的小型装置，但1小时可以提取近1克的锂，回收速度达到了以往的数百倍以上。

锂离子电池的材料采用稀有金属锂。作为储存可再生能源发电电力的方法等，锂离子电池的需求不断增加。虽然也在研发新一代“钠离子电池”等，但尚未实现实用化。

预计2030年锂的市场规模将达到2020年的4～5倍，并面临枯竭的危险。锂资源主要集中在南美等地。通过浓缩盐湖水及开采矿山来生产，但产品供不应求，价格暴涨。

解决这一问题的方法就是从海水中回收。虽然锂的浓度没有盐湖和矿山高，但每升海水中含0.17毫克的锂，全球合计达到2300亿吨。佐佐木教授着眼于这一点，开发出了通过向海水中通电来移动和收集锂离子的方法。

具体来说就是，在使用特殊的膜分隔成两部分的水槽一侧放入海水，另一侧放入纯水，然后在两侧放入电极通电。这样，溶解在海水中的阳离子会向纯水侧移动，而膜会选择性地通过锂离子，通过向收集到的锂离子液体中添加碳酸钠等产生化学反应，最终析出碳酸锂。

过去也研究过同样的方法，但为提高锂回收速度而施加高电压时，不仅是水，膜也会通电，导致效率降低，研究因此停顿了下来。

佐佐木教授发现，通过在纯水一侧的装置上再追加一个电源和电极，能防止膜通电。这防止了效率的下降，使锂的回收速度比传统方法快数百倍以上。

然而，佐佐木教授也表示：“虽然通过实验明确了提高锂回收速度的原理，但今后还需要探索装置的最佳构造和装置的运行条件”。目前他们正与企业合作，建造研究这些内容的验证设备。

新方法是在水中通电，因此会像电解一样产生氢气和氧气。作为燃烧时不会产生二氧化碳（CO2）的燃料，预计氢的需求会增长。为实现脱碳，打算将新方法作为同时生产锂和氢的方法普及。

改良浓缩盐湖水和提炼矿石的传统方法

日本一直在研究从海水中回收微量铀（核电燃料）的技术，回收锂的想法是该技术的延伸。

量子科学技术研究开发机构开发出了使用特殊陶瓷膜，从海水中回收锂的技术。在用膜隔开的水槽一侧放入盐酸，充分利用两侧的锂浓度差进行回收。锂离子移动产生的电力还可用于发电。

另一方面，浓缩盐湖水和提炼矿石等传统方法也开始改善效率及降低成本。盐湖通过日晒浓缩水来获得锂化合物。但课题是需要1年以上的时间，而且杂质比较多。为解决这些问题，一家法国企业开发了特殊的锂吸附剂。通过使用该吸附剂制造锂浓度更高的溶液并在阳光下晾晒，可以提高效率。

传统的矿石提炼法也在推进技术开发。过去，锂主要从也被加工成宝石的“锂辉石”中提炼。澳大利亚的企业正在开发利用硫酸等从难以提炼的其他矿石中提取锂的方法。