星野毅 LiSTie株式会社 CEO／CTO
“创新日本走访”系列介绍那些以实际应用于社会一线为目标的研发现场。第30回采访的是LiSTie株式会社CEO兼CTO星野毅，该公司开发出了能够选择性分离超高纯度锂离子的技术，并正致力于该技术和锂回收系统的商业化。作为智能手机、电动汽车电池等的核心原材料，锂的需求量正迎来爆发式增长。锂精炼过程中的环境污染及劳工问题令人担忧，同时，如何满足迅速增长的需求，确保供应链稳定，也是当前亟待解决的重要课题。
高纯锂高效精炼与资源化回收的革新路径
特殊离子传导膜的突破性应用
从东京都心乘坐筑波快线约30分钟即可到达柏之叶校园站，这一以智慧城市理念打造的区域，实现了商业设施、住宅与生态绿地的有机融合。正专注于高纯度锂提取与资源化回收技术创新的LiSTie公司坐落于此。凭借体积小，能量密度高的特点的优势，锂离子电池（LIB）已深刻融入现代社会的方方面面。随着电动汽车等的全面普及，大规模的充电需求对电网带来了巨大挑战。为了有效储存白天充沛的太阳能电力、以供电动汽车等随时充电，大型储能电池的市场需求预计将持续扩大。此外，在被寄予厚望的民用聚变能源发电中，锂同样不可或缺。
锂作为一种不可再生资源，在面对全球逐年激增的需求时，其获取渠道与精炼方式正面临严峻挑战。另外LiSTie的CEO兼CTO星野毅表示：“目前，将盐湖或矿山产出的碳酸锂进一步精炼为氢氧化锂是行业的主流路线，但传统工艺不仅伴随着高能耗与长周期，还需要消耗大量化学药剂，由此引发的生态环境负荷及劳工权益等ESG风险也令人担忧。市场急需一种更低环境负荷的绿色锂精炼替代方案。”
鉴于今后锂电池的回收利用市场规模持续扩大，星野正致力于开发一种新型装置。该装置旨在从退役电池等原材料中高效去除杂质并回收高纯度锂，最终目标直指再生锂的规模化供应。
实现锂高效回收的关键，在于一种特殊的陶瓷离子传导膜。在制造由锂、镧和钛构成的陶瓷板时，工艺上特意使其中的锂元素呈现非化学计量比缺陷（即人为制造锂空位）。这样一来，这些空位便成了只允许锂离子通过的“专用通道”。在电场或浓度差驱动下，锂离子逐个嵌入空位并向前定向迁移，最终在膜的另一侧被高效释放（如图1所示）。与依赖微孔物理过滤的分离技术不同，该膜具有极高的选择性，从而实现从高杂质溶液中深度提取高纯度锂。
图1 离子传导膜由陶瓷制成，有着类似陶器的坚硬触感（左）。该传导膜的厚度不足1毫米，在极大提升离子迁移速率的同时，其独特的材料特性令除锂之外的其他元素均无法通过，从而实现了高纯度与高效率的兼得。（右）。
然而，在研发初期，锂离子的透过速度太慢，成了制约其走向产业化应用的最大瓶颈。为此，星野尝试了扩大膜面积、调整温度等多种方法，但成效有限。最终打破僵局的是，他创新性地利用盐酸在陶瓷膜表面构建了吸附层。该工艺降低了锂离子的进入壁垒，使其透过速率暴增至原来的约100倍。此外，试验表明，当温度维持在80至90摄氏度时系统运行效率最高。经工艺优化后的陶瓷膜具备广泛的物料兼容性：既能有效应对电池生产制造废液及退役锂电池衍生材料的资源化利用，亦可用于盐湖与矿山原生锂矿石的精炼提纯。
集装箱式装置开启示范验证
积极布局世界精炼市场
这项核心技术，是星野在国立研究开发法人量子科学技术研究开发机构（QST）任职期间的研发成果。2019年，在JST（国立研究开发法人科学技术振兴机构）的大学衍生新产业创造计划（START）的支持下，他正式启动了该技术的落地应用研究。之后于2023年， LiSTie作为QST认证的初创企业正式成立。最初，星野的研究方向是利用该技术从海水中提取锂，为民用可控聚变能源发电提供燃料。“但可控聚变能源发电最快也要到2030年代才有可能实现。”星野回忆道，“而另一方面，以电动汽车为代表的大容量锂电池需求激增，预计最快在本世纪30年代，锂资源的供需就可能出现严重不平衡的问题。因此我开始思考，能否将自己的技术更早地回馈给社会？这也是我创立LiSTie公司的初衷。”公司名称由Lithium（锂）、Sustainable（可持续）和Tie（连接、纽带）组合而成，其中蕴含着“希望将自己的技术传承给下一代”的愿望。目前公司正在全速推进研发，并已同步开展商业化可行性调查等工作。
星野将锂元素回收装置命名为LiSMIC（Li Separation Method by Ionic Conductor）单元。在实际应用的规划中，该装置拟采用集装箱式结构设计（图2左）。由于其外形尺寸与40英尺标准集装箱（宽高均约2米、长约12米）相当，因此机器便于运输，并能轻松实现现场部署。这一设计的初衷，是让该装置能够直接被运送到盐湖等锂资源开采现场，就地立即投入使用。
图2 集装箱型回收装置（LiSMIC单元）。在标准40英尺集装箱内集成安装了搭载有大量陶瓷膜的分离装置，具备极高的移动性，运输到现场后可直接部署运行。
为了推进产品的商业化，研究团队首先搭建了Bench-scale台架级测试装置，并于2026年5月正式启动了实证测试工作（图3）。此后团队将基于测试结果，制作半集装箱尺寸的设备，并力争于2028年实现全面商业化。“如果是面向日本的回收企业，一个LiSMIC单元的产能就能满足其需求。但如果要在智利的盐湖进行锂精炼，则大约需要400台这样的设备。这就必须要与大企业开展深度合作。”星野解释道。事实上，以荣获2025年度“STI for SDGs” （可持续发展目标科学、技术和创新）JST理事长奖为契机，该项目已启动与大型企业的业务合作计划。
图3 台架级实证系统内部构造。图中蓝色圆圈内的组件搭载了尺寸约为5厘米见方的陶瓷分离膜。工艺流程为原液自膜左侧引入，通过渗透完成精炼。
可控聚变能发电的关键同位素
能源问题的未来解决方案
LiSTie公司的长期目标是计划于2030年上市（IPO）。届时，当前主流电动汽车预计将迎来大规模的“报废潮”。星野预测，全球范围内对LiSMIC单元的需求也将快速增长。此外，公司也在同步推进最初的战略目标——面向下一代民用可控聚变能源的锂精炼技术。
可控聚变能作为公认的未来清洁能源，其反应需要氢的同位素——氘（重氢）和氚（三重氢）的参与。其中，氚可由聚变反应堆中产生的中子与锂-6（⁶Li）反应生成。然而，在海水中所含的锂元素中，锂-7（⁷Li）这一同位素占了绝大多数，高达92.4%，而锂-6仅占7.6%。星野解释道：“与锂-7相比，锂-6穿透陶瓷膜的速率要略快一些。只要将我们处理过的陶瓷膜串联排列，让溶液连续渗透，锂-6的丰度就会逐渐增加，最终可提纯到90%以上。我们坚信，这项绿色提纯技术能够为未来低碳清洁能源所需资源的供给发挥重要作用。”
怀揣着下一代清洁能源走向现实、全球能源危机得到解决的未来愿景，星野及其团队正致力于通过自己的绿色技术来改变世界。（TEXT：本桥恵一、PHOTO：岛本绘梨佳）
原文：JSTnews 2026年6月号
翻译：JST客观日本编辑部
