Fundamental study on recovery process of lithium and a basic information for purification of high-purity lithium carbonate, which is available for low-value lithium ion rechargeable battery (LIB)

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12435
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64050:Sound material-cycle social systems-related
• Research Institution: Sendai National College of Technology
• Principal Investigator: Kuzuhara Shunsuke 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (60604494)
• 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計測分析技術グループ, 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 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 / アルミニウム除去

Outline of Final Research Achievements

In this study, a fundamental study was conducted to provide a recovery process of lithium and a basic information for purification of high-purity lithium carbonate, which is available for low-value lithium ion rechargeable battery (LIB). A spent cathode material (actual sample) and model sample were used for calcination test. We achieved the lithium recovery percentage of over 90% (model sample) and 87% (actual sample) from calcined sample by water leaching. Moreover, fluorine in the leachate was immobilized by adding calcium hydroxide to solve the problem of accompanying fluorine during lithium leaching process in the actual sample. As a result, 98% of fluorine of leachate was separated as calcium fluoride.

Free Research Field

環境学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現状、LIBの正極材としてコバルトやニッケルなどの資源価値が高い金属が使われているが、将来的に鉄やマンガンなどへシフトした場合、これまでのリサイクルプロセスが成り立たなくなってしまう。本研究で得られた成果は、リチウムイオン二次電池(LIB)の製造に欠かすことができないリチウムの安定確保に貢献するのみならず、資源価値がゼロに近い廃LIBからリチウムを回収するためのプロセス構築に必要不可欠な基礎的データを提供することができたといえる。