2019 Fiscal Year Research-status Report
LIB資源価値低下に対応可能な高度Li循環プロセス構築に関する基礎的検討
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19K12435
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| Research Institution | Sendai National College of Technology |
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Principal Investigator |
葛原 俊介 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (60604494)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺門 修 函館工業高等専門学校, 物質環境工学科, 准教授 (90402487)
林 英男 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部技術開発支援部先端材料開発セクター, 上席研究員 (10385536)
粕谷 亮 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50509734)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | リチウムイオン2次電池 / リチウム回収 / 炭酸リチウム精製 / フッ素除去 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、資源価値が低下したリチウムイオン二次電池（LIB）にも対応可能なリチウム回収および高純度炭酸リチウム精製のための基礎的情報の提供を目的として、正極活物質の模擬試料や廃LIBをターゲットにして焼成試験を行った。今年度の実施内容と結果の概略を示す。
試薬のLiCoO2と活性炭の混合試料をAr雰囲気、温度300℃～1000℃で焼成して水浸出によりリチウムを回収した。焼成温度500℃、600℃ではリチウム回収率が90%以上であった。この温度域では、Li2CO3が固体として存在するため高い回収率を示した。しかしながら、700℃以上ではLi2CO3の揮発により、リチウムの回収率が低下した。一方、Coの化合物形態は600℃以下ではCo、CoOであるが、700℃以上では、CoOがCにより還元されCoのみとなった。
廃LIBの正極活物質を用いて焼成試験を行い、リチウムの回収率について同様に検討した。その結果、400℃でのリチウム回収率は24%であったが、500℃では87%と急激に上昇した。しかしながら、600℃を超えると減少傾向を示した。焼成残渣のXRDパターンから、400℃ではLiCoO2のピークが多く存在しているが、500℃ではCoOへ変化していた。500℃では還元反応によりCoOが生成されるのに加え、リチウムが水浸出しやすい化学形態へ変化するためであると考察した。また、600℃では非水溶性のLiAlO2のピークが検出された。600℃以上でリチウムの回収率が悪化したのは、この化合物の生成が原因であると考察した。さらに、実試料を用いてリチウムを回収する際、フッ素の挙動について検討しなければいけないことも明らかとなった。実際に500℃ではリチウムの他にフッ素が78%随伴した。リチウムとフッ素を選択的に回収する必要があるという課題が残った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
模擬試料では高いリチウム回収率を得るための諸条件を明らかにすることができた。廃LIBでも同様であり、フッ素をコントロールするという明確な課題も見つけることができ、次年度へ繋げることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
廃LIBを試料として、リチウムの回収率を維持した上でフッ素混入を抑制するための諸条件について検討を行う。さらに、実試料を出発原料としてリサイクル品の炭酸リチウムの精製まで行う。
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| Causes of Carryover |
(理由)次年度使用額が生じたが、金額もわずかであり問題はない。
(使用計画)計画通り使用する予定である。
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Research Products
(8 results)
