2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Electrodialysis using monovalent cation selective bipolar membranes and water split bipolar membranes and its application to recycle process of Li-ion battery
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15K06537
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
高橋 博 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (70197169)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電気透析 / バイポーラー膜 / 1価陽イオン選択性膜 / コバルト / リチウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リチウムイオンバッテリーからのリチウムとコバルトの分離を目的とし，リチウムイオンバッテリー硝酸浸出液からのリチウムとコバルトの分離，さらには硝酸の回収・再生を行う，種々のバイポーラー膜を用いた新規電気透析システムの開発を行った。
初めに，リチウムイオンとコバルトイオンの分離の鍵となる，1価陽イオン選択性が付与されたバイポーラー膜におけるリチウムイオンとコバルトイオンの分離特性を調べるとともに硝酸再生用の水解用バイポーラー膜の水解特性について検討を行ない，分離膜に関する基本的な情報を得た。
これらの結果を基にコバルト，リチウムの分離さらには硝酸を同時に回収する基本ユニットからなる装置を試作すると共に，あわせて基本ユニットをスタック化しスケールアップを行ったシステムの開発を行い，分離特性，硝酸回収特性に及ぼす電流密度他各種操作条件の影響について検討を行った。
基本ユニットを2Uとしてコバルトとリチウムの分離を行った場合，一価陽イオン選択性を有するバイポーラー膜のイオン選択性により，リチウムイオンがコバルトイオンよりも優先的にバイポーラー膜を透過し，隣室において水酸化リチウム水溶液として回収された。一方，原料溶液中に含まれる硝酸イオンは陰イオン交換膜を介して水解用のバイポーラー膜から生成する水素イオンが蓄積する室に透過し，硝酸として再生された。これらの分離特性は，1Uと場合とほぼ同じ挙動を示し，また，試作した装置のユニット数の増加に比例して処理量が増加し，所定の性能が発揮されることが明らかとなった。
以上の結果より，一価陽イオン選択性が付与されたバイポーラー膜，ならびに水解用バイポーラ―膜を用いた電気透析ユニットにより，リチウムイオンバッテリー硝酸浸出水溶液からのリチウムとコバルトの分離を行うと同時に，浸出用の硝酸の再生をおこなうシステムの構築が可能であることが明らかとなった。
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Research Products
(1 results)
