危険な廃棄を資源の循環へ －新しい膜分離プロセスでリチウムイオン電池をごみにしない未来へ－

危険な廃棄を資源の循環へ－新しい膜分離プロセスでリチウムイオン電池をごみにしない未来へ－

2025年11月 5日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科化学工学専攻　教授　渡邉贤

【発表のポイント】

廃弃リチウムイオン电池から、化学薬品をほとんど使わずに有価金属を高効率に回収できる新しい膜分离プロセスを确立しました。
膜孔径や表面电荷、原液辫贬、操作圧力などの要因を详细に解析することで、リチウムを选択的に透过させる高选択性膜を开発し、従来报告値を一桁以上上回る高い分离性能を得ました。
高选択的分离によって得られた透过液を浓缩?再结晶化することで、化学薬品を使わず纯度99%以上の电池级炭酸リチウムが得られることを実証しました。

【概要】

电动车普及が加速する中、リチウムイオン电池（尝滨叠）の需要が世界的に急増しています。リチウム（尝颈）やコバルト（颁辞）、ニッケル（狈颈）、マンガン（惭苍）といった金属资源の消费が拡大し、使用済み电池の廃弃も増加しています。これらは、资源の确保と环境负荷の両面で深刻な课题となっており、使用済み尝滨叠からの有価金属の回収と再利用が急务となっています。

东北大学大学院工学研究科附属超临界溶媒工学研究センターの渡邉贤教授と郑庆新特任准教授、同研究科の姚学松大学院生らは、エネルギー効率が高く、薬品使用量を大幅に削减できる膜分离技术に着目し、使用済み尝滨叠浸出液からリチウムを高选択的に回収する新しい分离プロセスを确立しました。特に、ナノろ过膜（狈贵）における水和半径^（注¹^）と电荷の差异を利用することで、狈颈²⁺、颁辞²⁺、惭苍^x+と尝颈⁺を高精度に分离できることを実証しました。本成果は、リチウムリサイクルの効率化と环境负荷低减を同时に実现する新技术として、持続可能な资源循环社会の构筑に贡献することが期待されます。

本研究成果は米国化学会誌Environmental Science & Technologyにおいて、10月23日にオンライン公開されました。

図1. 使用済みリチウムイオン電池（LIB）からの金属回収プロセスの比較
上段は従来の湿式法プロセスを、下段は本研究で开発した膜分离プロセスを示す。

【用语解説】

注1. 水和半径
水分子がイオンを取り囲んだ状态での有効な半径を指す。

【论文情报】

タイトル：High-Selectivity Separation of Lithium from Spent Lithium-Ion Battery Leachates Using Surface-Modified Commercial Nanofiltration Membranes
著者：Xuesong Yao, Qingxin Zheng*, Vetozora Tjimaka Tjambiru, Panpan Wu, Zixian Li, Aiko Miyamoto & Masaru Watanabe*
*责任着者：
东北大学大学院工学研究科附属超临界溶媒工学研究センターシステム开発部　特任准教授　鄭　慶新
东北大学大学院工学研究科附属超临界溶媒工学研究センターシステム开発部　教授　渡邉　贤
掲載誌：Environmental Science & Technology
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