リチウム電池は砕かずに蘇る——電極を溶液に浸すだけの再生手法

テクノロジー・エネルギー

2026.06.29

使い古して容量が落ちたリチウムイオン電池を、ある溶液にそのまま「浸す」だけで、容量の95%まで取り戻せた——コーネル大学のチームがそんな手法を報告しました。電池をいったん砕いたり溶かしたりせず、電極を傷つけないまま“若返らせる”という発想です。へたった電池を作り直さずに蘇らせられれば、EVや家電の電池寿命、そして資源リサイクルの話に直結します。

電池が劣化する仕組み

リチウムイオン電池は、充放電を繰り返すうちに少しずつ容量が落ちていきます。原因のひとつが、電極の表面に積もる「固体電解質界面（SEI）」と呼ばれる被膜です。電解液と電極が反応してできる薄い層で、最初は電池を保護する役目もありますが、使い込むほど厚みを増していきます。

この層が厚くなると、リチウムイオンの通り道をふさいでしまい、電気の出入りが鈍くなります。スマホやEVの電池が、年数を重ねるとフル充電してもすぐ減るようになるのは、こうした劣化が積み重なった結果です。今回の手法は、その積もった被膜を狙って取り除こうという発想から出発しています。

溶液に浸して再生させる手法

これまでの電池リサイクルは、いわば力ずくでした。高温で溶かして金属を取り出す方法（乾式製錬）か、砕いて粉にし、強い酸で必要な元素を溶かし出す方法（湿式製錬）が主流です。どちらも電極をいったん壊してしまうため、回収した材料から電極をもう一度作り直さなければならず、手間もコストもかかります。

コーネル大学のVibha Kalra教授らが開発したのは、「直接電極間再生（DEER：direct electrode-to-electrode regeneration）」という方法です。使用済み電池から電極を、集電体（電気を集める金属の土台）につけたまま壊さずに取り出し、別のセルに移して電気化学的な溶液に浸します。

使う溶液は1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン（DMI）という液体。これが、電極の間に積もった邪魔なSEI層を溶かして取り除きます。被膜が消えてリチウムイオンの通り道が戻ると、容量がよみがえる——というのが仕組みです。論文の筆頭著者は博士研究員のKiwon Kim氏で、成果は2026年6月9日付で学術誌「Energy and Environmental Science」に掲載されました。

実験では、この処理で電池の容量が元の95%まで戻り、再利用したときの寿命も延びたとしています。「砕いたり粉にしたりせず、そのまま直して新しい電池に組み戻す」とKalra教授は説明します。電極を一から作り直す工程が要らないぶん、資源が社会の中をぐるぐる回る“循環の輪”を大きく短くできる、というわけです。

コストと環境負荷への効果

研究チームは、アルゴンヌ国立研究所のReCellセンターと協力して、この方法を実際に使ったときのコストと環境への影響も試算しました。それによると、リサイクルした電池セルの製造コストを従来比で56%削減できる可能性があり、大気汚染物質や水の使用量も、これまでの高温・強酸を使う方法より抑えられるとしています。

背景にあるのは、電池の材料そのものが足りなくなりつつあるという事情です。リチウムイオン電池に欠かせないニッケルやコバルトといった鉱物は需要が高く、供給は限られています。とくにアメリカは多くを輸入に頼っており、地政学的なもろさも抱えています。壊さずに電極を再生できれば、限られた資源をより長く使い回せることになります。

現時点での適用範囲と課題

ただし、いまの段階で扱えているのは「健康度（state of health）」が70〜80%ほどに落ちた電池です。これはEVの電池が引退とされる典型的な水準で、つまり“ほどよくくたびれた”電池が対象ということになります。Kalra教授は、リチウムそのものが失われるなど別の劣化要因にも対処できれば、回復できる範囲をさらに広げられるはずだと話しています。

次の段階としては、産業用の大型電池でも同じことができるかを確かめることが挙げられています。研究室での実証が中心の成果であり、工場規模での実用化や量産はこれからです。とはいえ、電極を壊さずに再生するという道筋が、査読を経た論文として具体的な数字とともに示された意味は小さくありません。