Separation and recovery of rare metals from Li ion battery by utilizing boiling point difference of organic-metal complex

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H04307
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 三木 貴博 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30312606)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: レアメタル

Outline of Annual Research Achievements

Co, Ni, Mn, Li酸化物とアセチルアセトンの反応による有機金属生成速度の測定を測定した。アセチルアセトンとレアメタルを含む試料と反応させ、ガスの有機錯体を生成させた。レアメタルを含む液化有機溶媒を回収した。試薬酸化物（Co2O3 など）を用いて、各実験条件下で個別の酸化物からの抽出速度を測定した。LIB を構成する酸化物を混合した試料からの抽出を行い、混合酸化物からのそれぞれの有機金属の抽出過程を検討した。生成した有機金属溶液はCo やLi を含む有機金属からなる混合溶液であるため、混合溶液に含まれる各有機金属溶液の分析やそれぞれの分量を効率的に測定する手法を確立する必要がある。各有機金属溶液の吸光スペクトルはそれぞれ少しずつ異なっているため、吸光光度測定を利用して、抽出回収した各有機金属溶液の同定・定量を行った。また、ICP発光分光分析による定量も試みた。使用済みLIBはCo, Li, Mnなど金属酸化物の混合物からなっている。このため従来のプロセスでは一部の金属のみを回収したり、それぞれの金属に応じて別の抽出溶媒を用いたりするなどの対応が行われてきた。しかし、本プロセスでは種々の酸化物からなる混合物においてもそれぞれに対応する異なる有機溶媒を用いる必要はなく、単一のガス化有機溶媒を用いて、これらの金属を含む有機金属混合ガスを生成させ、LIBに含まれるすべての金属を同時に回収する。本方法は全く新しい原理による元素分離法であり、ダウンリサイクルではなく、水平リサイクルやアップサイクルが可能である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新型コロナウイルス感染拡大により、実験ができない期間があったものの、その後、実験を進め、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、計画に従って研究を遂行する。有機金属溶液への水素あるいは水蒸気、炭酸ガス吹き込みによる金属・化合物生成速度の測定と吹き込みより生成する有機溶剤の分析を行う。金属分離過程において生成する有機化合物を抽出溶媒であるアセチルアセテートとして回収する必要があるため、副反応が生じないような実験条件を確立する。使用済みLIBからのCo, Ni, Liなどを個別に回収できる新しい方法を明らかにし、社会に幅広く普及するようなプロセスを開発したい。