7月29日，根據《日經產業新聞》報道，日本本土初創公司LiSTie正聯合量子科學技術研究開發機構(QST)開發鋰同位素(?Li)的純化技術。

一、?Li的功能及傳統制備方法

?Li是一種重要的穩定同位素，主要用于核工業(如氚生產)和科研領域。在核聚變反應中，?Li可以作為氚增殖劑，通過與中子發生反應生成氚，繼而維持核聚變反應的進行。同時，與中子反應時還會釋放出大量的能量，這些能量如果能夠有效的轉換成熱能，也能大大提高發電的效率。

但是，在自然界中，?Li的天然豐度僅為7.5%，剩下的92.5%是?Li。?Li的傳統制備方法包括了傳統化學交換法(COLEX法)、激光同位素分離法(LIS)、電解法等等。

今年3月，美國德克薩斯農工大學聯合瑞士蘇黎世聯邦理工學院提出了一種基于一維隧道結構ζ-V?O?的電化學?Li同位素富集方法(德克薩斯農工大學科研團隊成功以電化學技術分離?Li，有效改善COLEX制備工藝缺陷)，成功分離出不到一克的?Li，并通過研究證明可以通過多級循環(如45次循環)，將?Li純度可提升至90%，從而滿足核反應堆需求。

二、LiSTie公司介紹

LiSTie株式會社(リスティー)，成立于2023年7月，主要從事研發、制造及銷售高效鋰回收技術設備“LiSMIC Unit”，能夠從工業廢水、鋰離子電池回收、鹽湖、礦石、海水等各種鋰源中單次回收純度達99.99%的超高純鋰(僅通過一層膜)，從而能夠以低成本穩定地提供鋰。

2024年7月，LiSTie在種子輪融資中籌集到1.5億日元。此外，該公司還在日本文部科學省(MEXT)中小企業創新促進項目(Small /Startup Business Innovation Research，SBIR)的 "核聚變示范反應堆技術示范"項目中獲得了最高補助金額15億日元的資格。

三、LiSTie采用的提純技術

LiSTie采用的?Li制備方法，是一種基于固態電解質陶瓷膜(LLT)的鋰同位素電化學分離技術。 該方法利用鋰同位素(?Li和?Li )在特定固體電解質陶瓷膜 中的離子傳導速率差異 實現分離，基本原理和步驟是：

1.陶瓷膜的選擇

LiSTie使用的是鑭-鋰-鈦氧化物(LLT)陶瓷膜 ，作為水電解裝置中的離子交換膜。普通電解過程中氫離子等可透過膜，但LLT陶瓷膜僅允許鋰離子(Li?)通過 ，且不同鋰同位素在膜中的遷移速度不同。

2.同位素傳導差異

由于?Li質量較輕，其在固體電解質中的 電化學遷移速率比?Li更快 。當電流通過電解裝置時，?Li 離子會優先透過陶瓷膜向陰極富集，從而實現兩種同位素的分離。

3.電解驅動富集

通過施加電流，鋰離子在電場作用下定向遷移。單次膜過濾即可實現 99.99% 純度的鋰回收 (用于鋰電池回收)，而通過多級串聯陶瓷膜(如約100層)，可進一步將?Li 的純度從天然豐度(7.6%)提升至核聚變所需的不低于90%目標純度。

QST創新戰略部負責人kaori takagi表示：“同位素分離和提純是核聚變發電的必需技術。我們希望通過鋰電池回收讓這項技術變得更加成熟，從而為提高日本的能源自給率做出應有貢獻，QST將與初創企業將攜手推進這項事業。”