Lithium recovery by electrodialysis and solvent extraction technologies

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電気自動車の急速な普及により、電池の重要な原材料であるリチウムの供給が逼迫し、その価格は高騰している。一方、リチウム資源は南米や豪州の鉱産、塩湖に集中して存在しており、その生産は主に湿法冶金により行われている。本研究は、電気透析技術と溶媒抽出技術を融合利用したリチウム捕集システムの設計とその高分子隔膜の創製である。リチウム捕集システムは、低リチウムイオン水溶液を供給するアノード室、リチウムイオンを抽出する有機溶媒中間室とリチウムイオンを逆抽出するカソード室から構成する。各室の間に高分子機能膜を隔膜として設ける。リチウムイオンは、電気駆動によりアノード室から中間室へ移動して有機溶媒により抽出され、さらにカソード室へ移動して塩酸水溶液により逆抽出することで濃縮する。初年度は、電気透析と溶媒抽出を利用したリチウム捕集システムを設計・試作した。また、放射線グラフト重合と化学変換反応により、必須要素である高分子電解質隔膜を合成した。また、模擬塩湖かん水を用いてリチウム捕集システムによるリチウムイオンの回収実験を行った。結果として、本システムは、リチウムイオンを選択的濃縮する能力を実証した。さらに、放射線グラフト重合と化学変換反応により、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）フィルムから強靭な高分子電解質膜と、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルムから高導電性高分子電解質膜の合成に成功した。今後は、これらの電解質膜をさらに改良し、開発したリチウム捕集システムに適した高性能電解質膜の創出を目指す。