| 研究課題/領域番号 |
26630467
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
芝田 隼次 関西大学, 先端科学技術推進機構, 研究員 (70067742)
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| 研究分担者 |
村山 憲弘 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (90340653)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | リチウムイオン電池 / 湿式処理 / 乾式処理 / リサイクル / 炭酸塩沈殿 / 非水溶媒 / リチウム |
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| 研究実績の概要 |
前年度に引き続き、炭酸塩沈殿法によるリチウムの分離・回収プロセスで用いる非水溶媒の適性評価を行った。蒸留操作によって非水溶媒を回収するために要する熱量の観点を評価項目に加えた。得られた一連の結果から、乾式処理技術と湿式処理技術を組み合わせたリチウムの分離・回収プロセスの構築を行った。
非水溶媒としてIPAやアセトンを添加して炭酸リチウムの回収率を向上できることを明らかにした。沈殿操作後のろ液から非水溶媒を蒸留によって分離・回収することを試みた。回収した非水溶媒を再利用して、プロセス内で循環させることが目的である。いくつかの単蒸留操作を想定し、非水溶媒を分離するための操作条件や所用熱量を検討した。それら結果から、IPAに比べてアセトンの方が回収されやすく、蒸留に要する熱量も少ないことがわかった。添加する非水溶媒にはアセトンが適していると考えられる。
乾式処理、湿式処理を組み合わせた使用済みリチウムイオン電池の処理プロセスを提案した。一例として、Ni-Co-Mn系リチウムイオン電池（NCM）に対する処理プロセスを以下にまとめた。NCMに対して15wt%の活性炭を添加して700℃の窒素雰囲気下で120分焙焼する。1.00M HClを用いて、固液比5.0g/50cm3の条件で10分浸出するとNCAからのLi、Mn、CoおよびNiの浸出率はそれぞれ92、75、5.2および2.8%となった。Li、MnとNi、Coとの粗分離が可能である。浸出液に水酸化沈殿法を適用することにより、Li以外の金属成分を沈殿分離できると考えられる。沈殿分離後のろ液に対して添加量が25vol%となるようにアセトンを加え、炭酸イオン濃度が0.5Mとなるように炭酸ナトリウム水溶液を添加すると、浸出液から回収率と純度共に80%以上でLiを回収できることがわかった。
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