リチウムイオン電池リサイクル技術における画期的な進歩

7月29日に学術誌に掲載された最近の研究先進的な機能性材料本稿では、マイクロ波照射と容易に生分解される溶媒を用いた、迅速かつ効率的で環境に優しい選択的リチウム回収法について述べる。米国ライス大学の研究者らは、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%のリチウムを回収できる革新的なプロセスを開発した。これは、LIBリサイクル技術における大きなボトルネックを解消するものである。

現在、銀白色の金属であるリチウムの需要は急増しており、供給量を上回っている。

使用済み電池からリチウムを回収する従来の方法は、環境に有害で効率が非常に悪い。主な課題は、回収プロセス中のリチウムの汚染と損失、そして高いエネルギー消費である。リチウムは通常、他の金属の後に抽出されるため、研究者たちはリチウム回収に特化した方法を模索してきた。

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）として使用した。彼らは以前、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由来の塩化物イオンに囲まれ、溶液中に浸出されることを発見していた。

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となる。これらの物質のうち、マイクロ波を効果的に吸収するのは塩化コリンのみである。研究者らは、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、他の金属からリチウムを選択的に浸出させることに成功した。

このプロセスでマイクロ波を利用するのは、キッチンの電子レンジで食品を素早く加熱するのと似ています。エネルギーが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みます。

研究者らは、マイクロ波処理を用いるとリチウムの87%を15分で浸出できることを発見した。一方、油浴加熱では同じ回収率を達成するのに12時間かかる。この画期的な方法は、リチウムイオン電池のリサイクルにおける経済的実現可能性と環境負荷を大幅に改善し、世界的に深刻化する問題に対する持続可能な新たな解決策を提供する。

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