リチウムイオン電池リサイクル技術のブレークスルー

7月29日にジャーナルに掲載された最近の研究先端機能性材料本論文は、マイクロ波照射と生分解性溶媒を用いて、迅速かつ効率的で環境に優しい選択的リチウム回収法を解説するものです。米国ライス大学の研究者らは、この革新的なプロセスを開発しました。このプロセスは、使用済みリチウムイオン電池（LIB）の正極からわずか30秒で最大50%のリチウムを回収することができ、LIBリサイクル技術における大きなボトルネックを解消します。

現在、銀白色の金属であるリチウムの需要が急増し、供給を上回っている。

使用済み電池からリチウムを回収する従来の方法は、環境に有害であり、非常に非効率的です。主な課題としては、回収プロセス中のリチウム汚染と損失、そして高いエネルギー消費が挙げられます。リチウムは通常、他の金属の後に抽出されるため、研究者はリチウム回収に特化した方法を模索してきました。

本研究では、研究者らは塩化コリンとエチレングリコールの混合物を深共晶溶媒（DES）として使用しました。研究者らは以前、DESを用いた浸出プロセスにおいて、リチウムイオンが塩化コリンの塩化物イオンに囲まれ、溶液中に浸出することを発見していました。

コバルトやニッケルなどの他の金属を浸出させるには、塩化コリンとエチレングリコールの両方が必要です。これらの物質の中で、塩化コリンだけがマイクロ波を効果的に吸収します。研究者たちは、電池廃棄物をこの溶媒に浸し、マイクロ波を照射することで、他の金属から選択的にリチウムを浸出させることに成功しました。

このプロセスにおけるマイクロ波放射の使用は、キッチンの電子レンジで食品を急速に加熱するのと似ています。エネルギーは分子に直接伝達されるため、従来の加熱方法よりもはるかに速く反応が進行します。

研究者らは、マイクロ波処理ではリチウムの87%を浸出するのに15分しかかからないのに対し、油浴加熱では同じ回収率を達成するのに12時間かかることを発見しました。この画期的な方法は、リチウムイオン電池のリサイクルの経済的実現可能性と環境への影響を大幅に改善し、深刻化する地球規模の問題に対する持続可能な新たな解決策を提供します。

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