研究情報

物質･材料研究機構/東北大/東大研究G、細菌をマイクロ電源とした高効率リチウム回収を実現（2026.6）

　2026年6月29日、物質・材料研究機構(NIMS)、東北大学、東京大学などの共同研究チームは、リチウムイオン電池用正極材料が微生物と自発的に集合し、電源を一切用いずにリチウムイオンを選択的に回収できる新しい原理を発見したと発表した。微生物がマイクロサイズの電源の役割を担い、海水のような低濃度条件でも数時間以内に95%以上のリチウム回収が可能で、従来の技術よりも大規模化や環境負荷低減が期待される。この研究成果は、6月29日にNature Communications誌にて掲載された。

＜研究成果の概要＞
従来の課題: 電気化学的リチウム回収を阻む「電極の壁」
　リチウムは電気自動車や蓄電装置に不可欠な資源で、需要が急速に拡大している。しかし、リチウム回収法として現在主流の「塩湖蒸発法」は大量の水を消費し、環境負荷が深刻な課題となっている。そこでいま注目されているのが「直接リチウム抽出法(DLE)」、特に、リチウムイオン電池の正極材料を応用した「電気化学的リチウム回収法」である。材料の結晶構造内にリチウムのみを選択的に取り込む高い選択性と速度という利点がある一方、反応は電極の表面で生じるため、実用規模の処理には膨大な電極面積とそこへの電源供給を必要とするといった制約に直面する。そのため、電極という構造体に依存しない、全く新しい反応原理の確立が求められていた。

＜成果のポイント: 電池材料と微生物が三次元反応場を自己形成＞
　研究チームは、リチウムイオン電池正極材料λ-MnO2(ラムダ型二酸化マンガン)のナノ粒子と、自然界に広く存在する細菌Shewanella oneidensis MR-1(シャワネラ・オネイデンシス MR-1)を組み合わせると、両者が自発的にミリメートル規模の凝集体を形成し、微生物が正極材料へ電子を供給する三次元的な「反応場」として機能することを発見した。これにより、配線も電源供給もなしにリチウムイオンを正極材料の結晶構造内に取り込むことに成功した。

詳しくは、→https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z2101_00243.html