JP7816278B2 - Lithium recovery method and lithium recovery device - Google Patents
Lithium recovery method and lithium recovery deviceInfo
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Description
本開示は、リチウム回収方法及びリチウム回収装置に関する。 This disclosure relates to a lithium recovery method and a lithium recovery device.
近年、リチウムイオン電池等の普及によりリチウムが大量に使用されている。そのため、リチウムを海水等のリチウムイオン含有水溶液から効率良く回収する技術の開発が望まれている。 In recent years, lithium has been used in large quantities due to the widespread use of lithium-ion batteries and other technologies. Therefore, there is a need for the development of technology to efficiently recover lithium from lithium-ion-containing aqueous solutions, such as seawater.
例えば、特許文献１には、リチウム二次電池の処理部材から抽出したリチウムイオン抽出液から、水溶液である回収液にリチウムイオンを移動させてリチウムを前記回収液中に回収するリチウム回収装置であって、前記リチウムイオン抽出液を一方の主面側、前記回収液を他方の主面側として前記リチウムイオン抽出液と前記回収液とを仕切るように処理槽中に設置されたリチウム選択透過膜と、前記リチウム選択透過膜の前記一方の主面側に固定されたメッシュ状の第１電極と、前記リチウム選択透過膜の他方の主面側に固定されたメッシュ状の第２電極と、前記リチウムイオン抽出液の貯留槽と、前記貯留槽と前記処理槽との間に設けられた抽出液配管と、少なくとも前記リチウムイオン抽出液の温度を調節する温度調節手段Ａ及び前記リチウム選択透過膜の温度を調節する温度調節手段Ｂから選ばれる温度調節手段と、を具備するリチウム回収装置が記載されている。特許文献１のリチウム回収装置によれば、リチウム二次電池の処理部材から抽出したリチウムイオン抽出液から高効率でリチウムイオンを回収することができるとされている。 For example, Patent Document 1 describes a lithium recovery device that transfers lithium ions from a lithium ion extract solution extracted from a processing component of a lithium secondary battery to a recovery solution, which is an aqueous solution, to recover lithium into the recovery solution. The lithium recovery device includes: a lithium permselective membrane installed in a processing tank so as to separate the lithium ion extract solution from the recovery solution, with the lithium ion extract solution on one main surface and the recovery solution on the other main surface; a mesh-like first electrode fixed to the one main surface of the lithium permselective membrane; a mesh-like second electrode fixed to the other main surface of the lithium permselective membrane; a storage tank for the lithium ion extract solution; an extract solution pipe installed between the storage tank and the processing tank; and temperature control means selected from temperature control means A that controls the temperature of at least the lithium ion extract solution and temperature control means B that controls the temperature of the lithium permselective membrane. The lithium recovery device in Patent Document 1 is said to be capable of highly efficient recovery of lithium ions from the lithium ion extract solution extracted from the processing component of a lithium secondary battery.
本開示は、リチウムイオン挿入脱離可能電極を用いるリチウム回収方法及びリチウム回収装置において、運用コストを低下させることを目的とする。 The present disclosure aims to reduce operating costs in lithium recovery methods and lithium recovery devices that use lithium ion intercalation/deintercalation electrodes.
本開示は以下の手段によって上記目的を達成するものである。 This disclosure achieves the above objectives by the following means:
〈態様１〉リチウム回収装置を用いるリチウム回収方法であって、
上記リチウム回収装置が、電解槽、電源、リチウムイオン挿入脱離可能電極、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極、及び電解液切り替え機構を有し、
上記電解槽が、電解液を収容するためのものであり、
上記リチウムイオン挿入脱離可能電極及び上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、上記電解槽に挿入されており、
上記電解液切り替え機構によって、上記電解液として、リチウムイオン含有水溶液及びマグネシウムイオン含有回収水溶液を切り替えて、上記電解槽に供給するようにされており、かつ
下記の工程（ａ）及び（ｂ）を交互に反復して行う：
（ａ）上記電解液切り替え機構によって、上記電解液としてリチウムイオン含有水溶液を上記電解槽に供給しつつ、上記電源を用いて、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とし、かつ上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とする電解反応を行うことによって、上記リチウムイオン含有水溶液中のリチウムイオンを上記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させ、かつ上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極からマグネシウムイオンを上記リチウムイオン含有水溶液中に放出させること、及び
（ｂ）上記電解液切り替え機構によって、上記電解液としてマグネシウムイオン含有回収水溶液を上記電解槽に供給しつつ、上記電源を用いて、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とし、かつ上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とする電解反応を行うことによって、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入されたリチウムイオンを、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極から脱離させてマグネシウムイオン含有回収水溶液で回収し、かつ上記マグネシウムイオン含有回収水溶液中のマグネシウムイオンを上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させること、
リチウム回収方法。
〈態様２〉上記リチウムイオン挿入脱離可能電極が、リチウムイオン挿入脱離可能な金属酸化物又はリン酸金属リチウム化合物を有し、かつ
上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、炭素材料を有する、
態様１に記載の方法。
〈態様３〉電解槽、電源、リチウムイオン挿入脱離可能電極、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極、及び電解液切り替え機構を有し、
上記電解槽が、電解液を収容するためのものであり、
上記リチウムイオン挿入脱離可能電極及び上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、上記電解槽に挿入されており、
上記電解液切り替え機構によって、上記電解液として、リチウムイオン含有水溶液及びマグネシウムイオン含有回収水溶液を切り替えて、上記電解槽に供給するようにされている、
リチウム回収装置。
〈態様４〉上記リチウムイオン挿入脱離可能電極が、リチウムイオン挿入脱離可能な金属酸化物又はリン酸金属リチウム化合物を有し、かつ
上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、炭素材料を有する、
態様３に記載の装置。
<Aspect 1> A lithium recovery method using a lithium recovery device,
the lithium recovery device includes an electrolytic cell, a power source, a lithium ion intercalating/deintercalating electrode, a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode, and an electrolyte switching mechanism;
the electrolytic cell is for containing an electrolyte;
the lithium ion intercalable electrode and the magnesium ion intercalable electrode are inserted into the electrolytic cell;
The electrolyte switching mechanism switches between a lithium ion-containing aqueous solution and a magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte and supplies the solution to the electrolytic cell, and the following steps (a) and (b) are alternately repeated:
(a) while supplying a lithium ion-containing aqueous solution as the electrolyte to the electrolytic cell by the electrolyte solution switching mechanism, an electrolytic reaction is carried out using the power source with the lithium ion intercalating and detaching electrode as the cathode and the magnesium ion intercalating and detaching electrode as the anode, thereby causing lithium ions in the lithium ion-containing aqueous solution to be inserted into the lithium ion-containing aqueous solution and magnesium ions to be released from the magnesium ion intercalating and detaching electrode into the lithium ion-containing aqueous solution; and (b) while supplying a magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte to the electrolytic cell by the electrolyte solution switching mechanism, an electrolytic reaction is carried out using the power source with the lithium ion intercalating and detaching electrode as the anode and the magnesium ion intercalating and detaching electrode as the cathode, thereby causing the lithium ions that have been inserted into the lithium ion intercalating and detaching electrode to be deintercalated from the lithium ion intercalating and detaching electrode and recovered with the magnesium ion-containing recovery aqueous solution, and causing the magnesium ions in the magnesium ion-containing recovery aqueous solution to be inserted into the magnesium ion intercalating and detaching electrode.
Lithium recovery methods.
<Aspect 2> The lithium ion intercalating/deintercalating electrode has a lithium ion intercalating/deintercalating metal oxide or a lithium metal phosphate compound, and the magnesium ion intercalating/deintercalating electrode has a carbon material.
The method of aspect 1.
<Aspect 3> An electrolytic cell, a power source, a lithium ion intercalating/deintercalating electrode, a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode, and an electrolyte switching mechanism;
the electrolytic cell is for containing an electrolyte;
the lithium ion intercalable electrode and the magnesium ion intercalable electrode are inserted into the electrolytic cell;
The electrolyte switching mechanism switches between the lithium ion-containing aqueous solution and the magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte and supplies the solution to the electrolytic cell.
Lithium recovery equipment.
<Aspect 4> The lithium ion intercalating/deintercalating electrode has a lithium ion intercalating/deintercalating metal oxide or a lithium metal phosphate compound, and the magnesium ion intercalating/deintercalating electrode has a carbon material.
4. The apparatus of claim 3.
本開示のリチウム回収方法及びリチウム回収装置によれば、リチウムイオンの挿入及び放出のために電極を交換する必要がなく、電解液としてリチウムイオン含有水溶液及びマグネシウムイオン含有回収水溶液を切り替えて供給することによって、リチウムイオン含有水溶液からリチウムイオンを回収することができる。したがって、本開示のリチウム回収方法及びリチウム回収装置によれば、運用コストを低減させることが可能になる。 The lithium recovery method and lithium recovery device disclosed herein eliminate the need to replace electrodes for inserting and releasing lithium ions, and can recover lithium ions from a lithium ion-containing aqueous solution by switching between supplying a lithium ion-containing aqueous solution and a magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte. Therefore, the lithium recovery method and lithium recovery device disclosed herein can reduce operating costs.
以下、本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内で種々変形して実施できる。また、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of the present disclosure are described in detail below. Note that the present disclosure is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present disclosure. Furthermore, in the description of the drawings, identical elements are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted.
本開示に関して、「合材」は、そのままで又は他の成分を更に含有することによって、電極層を構成することができる組成物を意味している。また、本開示に関して、「合材スラリー」は、「合材」に加えて分散媒を含み、それによって塗布及び乾燥して電極層を形成できるスラリーを意味している。 For the purposes of this disclosure, a "composite" refers to a composition that can form an electrode layer either as is or by further containing other components. Also, for the purposes of this disclosure, a "composite slurry" refers to a slurry that contains a dispersion medium in addition to a "composite" and that can be applied and dried to form an electrode layer.
本開示に関して、「電極」は、集電体層の片面又は両面に電極層を積層させたものであってよい。 In the context of this disclosure, an "electrode" may be an electrode layer laminated on one or both sides of a current collector layer.
《リチウム回収方法》
本開示のリチウム回収方法は、
リチウム回収装置を用いるリチウム回収方法であって、
上記リチウム回収装置が、電解槽、電源、リチウムイオン挿入脱離可能電極、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極、及び電解液切り替え機構を有し、
上記電解槽が、電解液を収容するためのものであり、
上記リチウムイオン挿入脱離可能電極及び上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、上記電解槽に挿入されており、
上記電解液切り替え機構によって、上記電解液として、リチウムイオン含有水溶液及びマグネシウムイオン含有回収水溶液を切り替えて、上記電解槽に供給するようにされており、かつ
下記の工程（ａ）及び（ｂ）を交互に反復して行う：
（ａ）上記電解液切り替え機構によって、上記電解液としてリチウムイオン含有水溶液を上記電解槽に供給しつつ、上記電源を用いて、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とし、かつ上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とする電解反応を行うことによって、上記リチウムイオン含有水溶液中のリチウムイオンを上記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させ、かつ上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極からマグネシウムイオンを上記リチウムイオン含有水溶液中に放出させること、及び
（ｂ）上記電解液切り替え機構によって、上記電解液としてマグネシウムイオン含有回収水溶液を上記電解槽に供給しつつ、上記電源を用いて、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とし、かつ上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とする電解反応を行うことによって、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入されたリチウムイオンを、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極から脱離させてマグネシウムイオン含有回収水溶液で回収し、かつ上記マグネシウムイオン含有回収水溶液中のマグネシウムイオンを上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させること、を含む。
<Lithium recovery method>
The lithium recovery method of the present disclosure includes:
A lithium recovery method using a lithium recovery device, comprising:
the lithium recovery device includes an electrolytic cell, a power source, a lithium ion intercalating/deintercalating electrode, a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode, and an electrolyte switching mechanism;
the electrolytic cell is for containing an electrolyte;
the lithium ion intercalable electrode and the magnesium ion intercalable electrode are inserted into the electrolytic cell;
The electrolyte switching mechanism switches between a lithium ion-containing aqueous solution and a magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte and supplies the solution to the electrolytic cell, and the following steps (a) and (b) are alternately repeated:
(a) while supplying a lithium ion-containing aqueous solution as the electrolyte to the electrolytic cell by the electrolyte solution switching mechanism, using the power source to perform an electrolytic reaction in which the lithium ion intercalable electrode is used as a cathode and the magnesium ion intercalable electrode is used as an anode, thereby inserting lithium ions in the lithium ion-containing aqueous solution into the lithium ion intercalable electrode and releasing magnesium ions from the magnesium ion intercalable electrode into the lithium ion-containing aqueous solution; and (b) while supplying a magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte to the electrolytic cell by the electrolyte solution switching mechanism, using the power source to perform an electrolytic reaction in which the lithium ion intercalable electrode is used as an anode and the magnesium ion intercalable electrode is used as a cathode, thereby desorbing the lithium ions that have been inserted into the lithium ion intercalable electrode from the lithium ion intercalable electrode and recovering them with the magnesium ion-containing recovery aqueous solution, and inserting the magnesium ions in the magnesium ion-containing recovery aqueous solution into the magnesium ion intercalable electrode.
本開示のリチウム回収方法によれば、運用コストを低減させることが可能になる。 The lithium recovery method disclosed herein makes it possible to reduce operating costs.
リチウムイオンの挿入及び放出のために電極を交換する必要がなく、電解液としてリチウムイオン含有水溶液及びマグネシウムイオン含有回収水溶液を切り替えることによって、リチウムイオン含有水溶液からリチウムイオンを回収することができるため、運用コストが低減される。 There is no need to replace electrodes for lithium ion insertion and release; lithium ions can be recovered from the lithium ion-containing aqueous solution by switching between the lithium ion-containing aqueous solution and the magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte, thereby reducing operating costs.
〈リチウム回収方法に用いるリチウム回収装置〉
本開示の方法において用いるリチウム回収装置は、電解槽、電源、リチウムイオン挿入脱離可能電極、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極、及び電解液切り替え機構を有し、
上記電解槽が、電解液を収容するためのものであり、
上記リチウムイオン挿入脱離可能電極及び上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、上記電解槽に挿入されており、
上記電解液切り替え機構によって、上記電解液として、リチウムイオン含有水溶液及びマグネシウムイオン含有回収水溶液を切り替えて、上記電解槽に供給するようにされている。
<Lithium recovery device used in the lithium recovery method>
The lithium recovery device used in the method of the present disclosure includes an electrolytic cell, a power source, a lithium ion intercalating/deintercalating electrode, a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode, and an electrolyte switching mechanism;
the electrolytic cell is for containing an electrolyte;
the lithium ion intercalable electrode and the magnesium ion intercalable electrode are inserted into the electrolytic cell;
The electrolyte switching mechanism switches between the lithium ion-containing aqueous solution and the magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte, and supplies the solution to the electrolytic cell.
〈電解槽及び電源〉
電解槽及び電源は、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
<Electrolytic cell and power supply>
The electrolytic cell and power source are not particularly limited, and known ones can be used.
〈電解液〉
電解液は、イオン性物質を水等の溶媒、特に極性溶媒に溶解させたものであり、電気伝導性を有する溶液ものである。例えば、電解液は、リチウムイオン含有水溶液やマグネシウムイオン含有回収水溶液を用いてもよい。
<Electrolyte>
The electrolyte is an electrically conductive solution in which an ionic substance is dissolved in a solvent such as water, particularly a polar solvent. For example, the electrolyte may be a lithium ion-containing aqueous solution or a magnesium ion-containing recovered aqueous solution.
リチウムイオン含有水溶液は、リチウムイオンを含有する水溶液であれば、特に限定されない。リチウムイオンを含む豊富な資源であるという観点で、海水が好ましい。 The lithium ion-containing aqueous solution is not particularly limited as long as it contains lithium ions. Seawater is preferred as it is an abundant source of lithium ions.
マグネシウムイオン含有回収水溶液は、マグネシウムイオンを含有する水溶液であれば、特に限定されないが、例えば、塩化マグネシウム水溶液を用いることができる。 The magnesium ion-containing recovery aqueous solution is not particularly limited as long as it contains magnesium ions, but for example, an aqueous magnesium chloride solution can be used.
〈リチウムイオン挿入脱離可能電極〉
リチウムイオン挿入脱離可能電極は、リチウムイオンを挿入脱離することができる電極であれば、特に限定されない。
<Lithium ion intercalation and deintercalation electrode>
The lithium ion intercalable/deintercalable electrode is not particularly limited as long as it is an electrode that can intercalate and deintercalate lithium ions.
リチウムイオン挿入脱離可能電極は、集電体層の片面又は両面にリチウムイオン挿入脱離可能電極層を積層させたものであってもよい。リチウムイオン挿入脱離可能電極層は、リチウムイオン挿入脱離可能電極合材を含むものであってもよく、リチウムイオン挿入脱離可能電極合材は、リチウムイオンを挿入脱離可能な活物質、すなわちリチウムイオン電池用の活物質を含むものであってもよい。 The lithium ion intercalable electrode may be formed by laminating a lithium ion intercalable electrode layer on one or both sides of a current collector layer. The lithium ion intercalable electrode layer may include a lithium ion intercalable electrode composite, and the lithium ion intercalable electrode composite may include an active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, i.e., an active material for a lithium ion battery.
リチウムイオンを挿入脱離可能な活物質を以下に例示するが、例示は、リチウムイオンが挿入された形態の活物質である。 Examples of active materials capable of inserting and desorbing lithium ions are given below, and the examples are active materials in which lithium ions have been inserted.
リチウムイオン挿入脱離可能電極は、リチウムイオンを挿入脱離可能な活物質として、リチウムイオン挿入脱離可能な金属酸化物又はリン酸金属リチウム化合物を有することができ、具体的には、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２－ｘ－ｙＭｙＯ４（Ｍは、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＺｎから選ばれる１種以上の金属元素）で表される組成の異種元素置換Ｌｉ－Ｍｎスピネル、チタン酸リチウム(ＬｉｘＴｉＯｙ)、リン酸金属リチウム（ＬｉＭＰＯ４、ＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びＮｉから選ばれる１種以上の金属）等を用いることができる。リチウムイオンによる構造安定化のため選択的なリチウム回収ができるという観点で、特にリン酸鉄リチウムが好ましい。 The lithium ion intercalating/deintercalating electrode may have, as an active material capable of intercalating/deintercalating lithium ions, a metal oxide or a lithium metal phosphate compound capable of intercalating/deintercalating lithium ions. Specifically, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , a different element-substituted Li-Mn spinel having a composition represented by Li 1+x Mn 2-x-y MyO 4 (wherein M is one or more metal elements selected from Al, Mg, Co, Fe, Ni, and Zn), lithium titanate (Li x TiO y ), lithium metal phosphate (LiMPO 4 , where M is one or more metals selected from Fe, Mn, Co, and Ni), or the like may be used. Lithium iron phosphate is particularly preferred from the viewpoint that selective lithium recovery is possible due to structural stabilization by lithium ions.
リチウムイオンを挿入脱離可能な活物質は、被覆層を有していてもよい。被覆層は、リチウムイオン伝導性能を有し、正極活物質との反応性が低く、かつ活物質と接触しても流動しない被覆層の形態を維持し得る物質を含有している層等を選択することができ、被覆層に、例えば、炭素、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｌｉ３ＰＯ４等を用いてもよい。 The active material capable of inserting and desorbing lithium ions may have a coating layer. The coating layer may be selected from those containing a substance that has lithium ion conductivity, low reactivity with the positive electrode active material, and can maintain its shape without flowing even when in contact with the active material. For example, carbon, LiNbO3 , Li4Ti5O12 , Li3PO4 , etc. may be used for the coating layer.
〈マグネシウムイオン挿入脱離可能電極〉
マグネシウムイオン挿入脱離可能電極は、マグネシウムイオンを挿入脱離することができる電極であれば、特に限定されない。
<Magnesium ion insertion/removal electrode>
The magnesium ion intercalating/deintercalating electrode is not particularly limited as long as it is an electrode that can intercalate and deintercalate magnesium ions.
マグネシウムイオン挿入脱離可能電極は、集電体層の片面又は両面にマグネシウムイオン挿入脱離可能電極層を積層させたものであってもよい。マグネシウムイオン挿入脱離可能電極層は、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極合材を含むものであってもよく、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極合材は、マグネシウムイオンを挿入脱離可能な活物質を含むものであってもよい。 The magnesium ion intercalable/detachable electrode may be formed by laminating a magnesium ion intercalable/detachable electrode layer on one or both sides of a current collector layer. The magnesium ion intercalable/detachable electrode layer may include a magnesium ion intercalable/detachable electrode composite, and the magnesium ion intercalable/detachable electrode composite may include an active material capable of intercalating and detaching magnesium ions.
マグネシウムイオン挿入脱離可能電極は、マグネシウムイオンを挿入脱離可能な活物質として、例えば、炭素材料、特にグラファイト、より特に白金被覆グラファイトを有することができる。 The magnesium ion intercalating/deintercalating electrode may have, for example, a carbon material, particularly graphite, and more particularly platinum-coated graphite, as an active material capable of intercalating/deintercalating magnesium ions.
リチウムイオン挿入脱離可能電極及びマグネシウムイオン挿入脱離可能電極で用いられる集電体層は、カーボン、銅、銅合金、ＳＵＳ、ニッケル、クロム、金、白金、アルミニウム、鉄、チタン、及び亜鉛等、並びにこれらの金属にニッケル、クロム、炭素等をめっき又は蒸着したものであってもよいが、これらに限定されない。 The current collector layer used in the lithium ion intercalable/detachable electrode and the magnesium ion intercalable/detachable electrode may be made of, but is not limited to, carbon, copper, copper alloy, SUS, nickel, chromium, gold, platinum, aluminum, iron, titanium, zinc, etc., or these metals plated or vapor-deposited with nickel, chromium, carbon, etc.
集電体層の形状は、特に限定されず、例えば、フェルト状、箔状、板状、又はメッシュ状等を用いることができる。 The shape of the current collector layer is not particularly limited, and may be, for example, felt, foil, plate, or mesh.
〈電解液切り替え機構〉
電解液切り替え機構は、電解槽に供給する電解液を切り替えるものであれば、特に限定されない。例えば、電解液切り替え機構として、電解液注液口と電解液廃液口を設けて、電解槽に供給する電解液を切り替えてもよい。
<Electrolyte switching mechanism>
The electrolyte solution switching mechanism is not particularly limited as long as it switches the electrolyte solution supplied to the electrolytic cell. For example, the electrolyte solution switching mechanism may be provided with an electrolyte solution inlet and an electrolyte solution outlet to switch the electrolyte solution supplied to the electrolytic cell.
図１は、本開示のリチウム回収装置の１つの態様を示す概略図であるが、この場合に限られない。 Figure 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the lithium recovery device of the present disclosure, but is not limited to this case.
図１に示す態様では、電解槽１に電解液としてリチウムイオン含有水溶液２が収容されている。リチウムイオン挿入脱離可能電極３及びマグネシウムイオン挿入脱離可能電極４がリチウムイオン含有水溶液２に浸漬されており、電源５を介して、電気的に接続されている。電解槽には電解液切り替え機構として、リチウムイオン含有水溶液注液口６、リチウムイオン含有水溶液廃液口７、マグネシウムイオン含有回収水溶液注液口８、及びマグネシウムイオン含有回収水溶液廃液口９を有している。リチウムイオン含有水溶液注液口６及びリチウムイオン含有水溶液廃液口７は、リチウムイオン含有水溶液容器１０を介して接続されており、マグネシウムイオン含有回収水溶液注液口８及びマグネシウムイオン含有回収水溶液廃液口９は、マグネシウムイオン含有回収水溶液容器１１を介して接続されている。それぞれの電解液をそれぞれの注液口から注液し、それぞれの廃液口から廃液することで電解液を切り替えることができる。 In the embodiment shown in FIG. 1 , an electrolytic cell 1 contains a lithium ion-containing aqueous solution 2 as the electrolyte. A lithium ion intercalating/deintercalating electrode 3 and a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode 4 are immersed in the lithium ion-containing aqueous solution 2 and are electrically connected via a power source 5. The electrolytic cell has an electrolyte switching mechanism including a lithium ion-containing aqueous solution inlet 6, a lithium ion-containing aqueous solution waste outlet 7, a magnesium ion-containing recovered aqueous solution inlet 8, and a magnesium ion-containing recovered aqueous solution waste outlet 9. The lithium ion-containing aqueous solution inlet 6 and the lithium ion-containing aqueous solution waste outlet 7 are connected via a lithium ion-containing aqueous solution container 10, and the magnesium ion-containing recovered aqueous solution inlet 8 and the magnesium ion-containing recovered aqueous solution waste outlet 9 are connected via a magnesium ion-containing aqueous solution container 11. The electrolytes can be switched by injecting each electrolyte through the respective inlet and discharging it from the respective waste outlet.
〈リチウムイオン挿入脱離可能電極へのリチウムイオンの挿入〉
本開示の方法は、工程（ａ）として、電解液切り替え機構によって、電解液としてリチウムイオン含有水溶液を電解槽に供給しつつ、電源を用いて、リチウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とし、かつマグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とする電解反応を行うことによって、上記リチウムイオン含有水溶液中のリチウムイオンを上記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させ、かつ上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極からマグネシウムイオンを上記リチウムイオン含有水溶液中に放出させること、を含む。
<Intercalation of lithium ions into lithium ion intercalating/deintercalating electrode>
The method of the present disclosure includes, in step (a), supplying a lithium ion-containing aqueous solution as an electrolyte to an electrolytic cell by an electrolyte switching mechanism, while using a power source to perform an electrolytic reaction with the lithium ion intercalable electrode as a cathode and the magnesium ion intercalable electrode as an anode, thereby intercalating lithium ions in the lithium ion-containing aqueous solution into the lithium ion intercalable electrode and releasing magnesium ions from the magnesium ion intercalable electrode into the lithium ion-containing aqueous solution.
図１に示す態様では、電解槽１にリチウムイオン含有水溶液２が収容されており、リチウムイオン挿入脱離可能電極３を陰極とし、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極４を陽極とする構成である。このとき、電解反応を行うと、リチウムイオン挿入脱離可能電極３においては、リチウムイオン含有水溶液２中のリチウムイオンがリチウムイオン挿入脱離可能電極３に挿入され、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極４においては、リチウムイオン含有水溶液２へマグネシウムイオンがマグネシウムイオン挿入脱離可能電極４より放出される。すなわち、上記電解反応によりリチウムイオン含有水溶液２からリチウムイオン挿入脱離可能電極３へリチウムイオンを回収できる。 In the embodiment shown in FIG. 1, an electrolytic cell 1 contains a lithium ion-containing aqueous solution 2, a lithium ion intercalable electrode 3 serves as a cathode, and a magnesium ion intercalable electrode 4 serves as an anode. When an electrolytic reaction is carried out, lithium ions in the lithium ion-containing aqueous solution 2 are inserted into the lithium ion intercalable electrode 3, and magnesium ions are released from the magnesium ion intercalable electrode 4 into the lithium ion-containing aqueous solution 2. In other words, the electrolytic reaction allows lithium ions to be recovered from the lithium ion-containing aqueous solution 2 to the lithium ion intercalable electrode 3.
〈リチウムイオン挿入脱離可能電極からのリチウムイオンの脱離〉
本開示の方法は、工程（ｂ）として、電解液切り替え機構によって、電解液としてマグネシウムイオン含有回収水溶液を電解槽に供給しつつ、電源を用いて、リチウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とし、かつマグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とする電解反応を行うことによって、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入されたリチウムイオンを、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極から脱離させてマグネシウムイオン含有回収水溶液で回収し、かつ上記マグネシウムイオン含有回収水溶液中のマグネシウムイオンを上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させること、を含む。
<Desorption of lithium ions from lithium ion intercalation/deintercalation electrode>
The method of the present disclosure includes, in step (b), using an electrolyte switching mechanism to supply an aqueous magnesium ion-containing recovery solution as an electrolyte to an electrolytic cell, and using a power source to perform an electrolytic reaction with the lithium ion intercalable/detachable electrode as an anode and the magnesium ion intercalable/detachable electrode as a cathode, thereby deintercalating the lithium ions inserted into the lithium ion intercalable/detachable electrode from the lithium ion intercalable/detachable electrode and recovering them with the aqueous magnesium ion-containing recovery solution, and inserting the magnesium ions in the aqueous magnesium ion-containing recovery solution into the magnesium ion intercalable/detachable electrode.
図２は、本開示のリチウム回収装置の１つの態様を示す概略図であるが、この場合に限られない。 Figure 2 is a schematic diagram showing one embodiment of the lithium recovery device of the present disclosure, but is not limited to this case.
図２に示す態様では、電解槽１にマグネシウムイオン含有回収水溶液１２が収容されており、リチウムイオン挿入脱離可能電極３を陽極とし、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極４を陰極とする構成である。このとき、電解反応を行うと、リチウムイオン挿入脱離可能電極３においては、マグネシウムイオン含有回収水溶液１２へリチウムイオンがリチウムイオン挿入脱離可能電極３より放出され、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極４においては、マグネシウムイオン含有回収水溶液１２中のマグネシウムイオンがマグネシウムイオン挿入脱離可能電極４に挿入される。すなわち、上記電解反応によりリチウムイオン挿入脱離可能電極３からマグネシウムイオン含有回収水溶液１２へリチウムイオンを回収できる。 In the embodiment shown in FIG. 2, an electrolytic cell 1 contains a magnesium ion-containing aqueous recovery solution 12, with the lithium ion intercalating and detaching electrode 3 serving as the anode and the magnesium ion intercalating and detaching electrode 4 serving as the cathode. When an electrolytic reaction is carried out, lithium ions are released from the lithium ion intercalating and detaching electrode 3 into the magnesium ion-containing aqueous recovery solution 12, and magnesium ions in the magnesium ion intercalating and detaching electrode 4 are inserted into the magnesium ion intercalating and detaching electrode 4. In other words, the electrolytic reaction allows lithium ions to be recovered from the lithium ion intercalating and detaching electrode 3 into the magnesium ion-containing aqueous recovery solution 12.
図３は、複数の電解反応部を有する本開示のリチウム回収装置の１つの態様を示す概略図であるが、この場合に限られない。 Figure 3 is a schematic diagram showing one embodiment of the lithium recovery device of the present disclosure having multiple electrolytic reaction sections, but this is not limited to this case.
図３に示す態様では、電解反応部１３には、電解槽、電源、電解液、リチウムイオン挿入脱離可能電極、及びマグネシウムイオン挿入脱離可能電極が含まれる。リチウムイオン含有水溶液２及びマグネシウムイオン含有回収水溶液１２を切り替えつつ、図１及び図２と同様の方法でリチウムイオンを回収してもよい。 In the embodiment shown in Figure 3, the electrolysis reaction unit 13 includes an electrolytic cell, a power source, an electrolyte, a lithium ion intercalating/deintercalating electrode, and a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode. Lithium ions may be recovered in the same manner as in Figures 1 and 2 while switching between the lithium ion-containing aqueous solution 2 and the magnesium ion-containing recovery aqueous solution 12.
《リチウム回収装置》
本開示のリチウム回収装置については、本開示のリチウム方法で用いられるリチウム回収装置に関する記載を参照することができる。
Lithium recovery device
For the lithium recovery device of the present disclosure, reference can be made to the description of the lithium recovery device used in the lithium method of the present disclosure.
〈電解液切り替え機構〉
電解液切り替え機構は、特に限定されないが、下記の工程（ａ）及び（ｂ）を交互に反復して行うことを可能にする機構でもよい：
（ａ）電解液切り替え機構によって、電解液としてリチウムイオン含有水溶液を電解槽に供給しつつ、電源を用いて、リチウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とし、かつマグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とする電解反応を行うことによって、上記リチウムイオン含有水溶液中のリチウムイオンを上記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させ、かつ上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極からマグネシウムイオンを上記リチウムイオン含有水溶液中に放出させること、及び
（ｂ）上記電解液切り替え機構によって、上記電解液としてマグネシウムイオン含有回収水溶液を上記電解槽に供給しつつ、上記電源を用いて、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とし、かつ上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とする電解反応を行うことによって、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入されたリチウムイオンを、上記リチウムイオン挿入脱離可能電極から脱離させてマグネシウムイオン含有回収水溶液で回収し、かつ上記マグネシウムイオン含有回収水溶液中のマグネシウムイオンを上記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させること。
<Electrolyte switching mechanism>
The electrolyte switching mechanism is not particularly limited, but may be a mechanism that enables the following steps (a) and (b) to be alternately and repeatedly performed:
(a) while supplying a lithium ion-containing aqueous solution as the electrolyte to the electrolytic cell using the electrolyte switching mechanism, an electrolytic reaction is carried out using a power source with the lithium ion intercalable electrode as the cathode and the magnesium ion intercalable electrode as the anode, thereby inserting lithium ions in the lithium ion-containing aqueous solution into the lithium ion intercalable electrode and releasing magnesium ions from the magnesium ion intercalable electrode into the lithium ion-containing aqueous solution, and (b) while supplying a magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte to the electrolytic cell using the electrolyte switching mechanism, an electrolytic reaction is carried out using the power source with the lithium ion intercalable electrode as the anode and the magnesium ion intercalable electrode as the cathode, thereby deintercalating the lithium ions that have been inserted into the lithium ion intercalable electrode from the lithium ion intercalable electrode and recovering them with the magnesium ion-containing recovery aqueous solution, and inserting the magnesium ions in the magnesium ion-containing recovery aqueous solution into the magnesium ion intercalable electrode.
以下に示す実施例を参照して本開示をさらに詳しく説明するが、本開示の範囲はこれらの実施例によって限定されるものではない。 The present disclosure will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present disclosure is not limited to these examples.
《実施例１》
〈リチウムイオン挿入脱離可能電極の作製〉
結着材であるポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）を５ｇ溶解した溶剤ｎ－メチルピロリドン溶液１２５ｍＬ中に、炭素を複合化したＬｉＦｅＰＯ４８５ｇと、導電化材であるカーボンブラック１０ｇと、を導入し、均一に混合するまで混錬しリチウムイオン挿入脱離可能電極可能電極合材スラリーを作製した。リチウムイオン挿入脱離可能電極合材スラリーを、カーボンフェルト集電体上に、目付量６ｍｇ／ｃｍ２で片面塗布し、乾燥し、プレスして、リチウムイオン挿入脱離可能電極層を作製した。リチウムイオン挿入脱離可能電極層の厚さは４５μｍであり、リチウムイオン挿入脱離可能電極層の密度は２．４ｇ／ｃｍ３であった。集電体層及びリチウムイオン挿入脱離可能電極層を合わせて、リチウムイオン挿入脱離可能電極とした。リチウムイオン挿入脱離可能電極に、外部電源と接続するため、リチウムイオン挿入脱離可能電極タブを設けた。
Example 1
<Preparation of lithium ion intercalation/deintercalation electrode>
85 g of carbon-composite LiFePO 4 and 10 g of conductive carbon black were added to 125 mL of n-methylpyrrolidone solvent solution containing 5 g of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and the mixture was kneaded until uniformly mixed to produce a lithium ion intercalation/deintercalation electrode composite slurry. The lithium ion intercalation/deintercalation electrode composite slurry was applied to one side of a carbon felt current collector at a basis weight of 6 mg/cm 2 , dried, and pressed to produce a lithium ion intercalation/deintercalation electrode layer. The thickness of the lithium ion intercalation/deintercalation electrode layer was 45 μm, and the density of the lithium ion intercalation/deintercalation electrode layer was 2.4 g/cm 3. The current collector layer and the lithium ion intercalation/deintercalation electrode layer were combined to form a lithium ion intercalation/deintercalation electrode. A lithium ion intercalation/deintercalation electrode tab was provided on the lithium ion intercalation/deintercalation electrode to connect it to an external power source.
〈マグネシウムイオン挿入脱離可能電極の作製〉
粒子を転動させながらスパッタすることで粒子表面に均一に成膜できるバレルスパッタ装置を用いて、グラファイト粒子にＰｔを１０ｎｍ成膜した。結着材であるポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）を５ｇ溶解した溶剤ｎ－メチルピロリドン溶液１２５ｍＬ中に、Ｐｔを１０ｎｍ成膜したグラファイト粒子８５ｇと、導電化材であるカーボンブラック１０ｇと、を導入し、均一に混合するまで混錬しマグネシウムイオン挿入脱離可能電極合材スラリーを作製した。マグネシウムイオン挿入脱離可能電極合材スラリーを、カーボンフェルト集電体上に、目付量３ｍｇ／ｃｍ２で片面塗工し、乾燥し、プレスして、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極層を作製した。マグネシウムイオン挿入脱離可能電極層の厚さは５０μｍであり、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極合材層の密度は１．１ｇ／ｃｍ３であった。集電体層及びマグネシウムイオン挿入脱離可能電極合材層を合わせて、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極とした。マグネシウムイオン挿入脱離可能電極に、外部電源と接続するため、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極タブを設けた。
<Preparation of magnesium ion insertion/removal electrode>
Using a barrel sputtering device capable of forming a uniform film on the particle surface by sputtering while rolling the particles, a 10 nm Pt film was formed on graphite particles. 85 g of graphite particles with a 10 nm Pt film and 10 g of carbon black, a conductive material, were introduced into 125 mL of n-methylpyrrolidone solution containing 5 g of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and kneaded until uniformly mixed to produce a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode mixture slurry. The magnesium ion intercalating/deintercalating electrode mixture slurry was applied to one side of a carbon felt current collector at a basis weight of 3 mg/cm 2 , dried, and pressed to produce a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode layer. The thickness of the magnesium ion intercalating/deintercalating electrode layer was 50 μm, and the density of the magnesium ion intercalating/deintercalating electrode mixture layer was 1.1 g/cm 3 . The current collector layer and the magnesium ion intercalable/detachable electrode composite layer were combined to form a magnesium ion intercalable/detachable electrode, which was provided with a magnesium ion intercalable/detachable electrode tab for connection to an external power source.
〈リチウム回収装置の作製〉
セパレータにポリプロピレン製多孔質セパレータを使用し、セパレータを介して、リチウムイオン挿入脱離可能電極層とマグネシウムイオン挿入脱離可能電極層とを対向させて電極部１６を形成し、これをアルミラミネートした。アルミラミネートする際に、それぞれの電極タブ１４、１５は、同じ辺から取り出し、電極タブを取り出している辺と直行する辺のうち一方に、電解液切り替え機構として、ポリプロピレン製円筒型注液口６、８を２つ、もう一方にポリプロピレン製円筒型廃液口７、９を２つ設け、廃液口側には、廃液だまりとなる空間１７を設け、図４に示すリチウム回収装置を作製した。
<Preparation of Lithium Recovery Apparatus>
A polypropylene porous separator was used as the separator, and the lithium ion intercalable electrode layer and the magnesium ion intercalable electrode layer were placed opposite each other with the separator interposed therebetween to form an electrode part 16, which was then laminated with aluminum. When laminating the electrode tabs 14 and 15, the electrode tabs were taken out from the same side, and two polypropylene cylindrical inlet ports 6 and 8 were provided as electrolyte switching mechanisms on one of the sides perpendicular to the side from which the electrode tabs were taken out, and two polypropylene cylindrical waste outlet ports 7 and 9 were provided on the other side. A space 17 to serve as a waste liquid reservoir was provided on the waste outlet side, thereby producing the lithium recovery device shown in FIG.
〈リチウム回収装置を用いたリチウムの回収〉
外部ポンプを用いて、リチウムイオン含有水溶液として海水を、５分間でセル内の電解液が全て入れ替わる速度で常時フローさせながら、リチウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とし、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とし、上限電圧を対水素標準電極０．７５Ｖとし、０．１Ｃの電流で電解反応を行った。電解反応後、海水中液口側において２×１０５Ｐａの状態を５分間維持して、セル内部の洗浄を行った。その後、海水廃液口側において１×１００Ｐａの状態を１０分間維持して、電解液を排水させた。続いて、１Ｍの塩化マグネシウム水溶液を、５分間でセル内の電解液が全て入れ替わる速度で常時フローさせながら、リチウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とし、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とし、下限電圧を対水素標準電極－０．４８Ｖとし、０．１Ｃの電流で電解反応を行った。電解反応後、塩化マグネシウム水溶液注液口側において２×１０５Ｐａの状態を５分間維持して、セル内部の洗浄を行った。その後、塩化マグネシウム水溶液廃液口側において１×１００Ｐａの状態を１０分間維持して電解液を排水させた。以上の操作を１０回繰り返すことによって、リチウムイオンを濃縮させた塩化マグネシウム水溶液を得た。塩化マグネシウム水溶液においてリチウムイオンが濃縮されていることは、ＩＰＣ－ＭＳにより確認した。
<Recovery of lithium using a lithium recovery device>
Using an external pump, seawater was constantly flowed as a lithium ion-containing aqueous solution at a rate such that the entire electrolyte in the cell was replaced in 5 minutes, while the lithium ion intercalation/deintercalation electrode was used as the cathode, the magnesium ion intercalation/deintercalation electrode was used as the anode, and the upper limit voltage was set to 0.75 V vs. hydrogen standard electrode, and an electrolysis reaction was carried out at a current of 0.1 C. After the electrolysis reaction, the inside of the cell was cleaned by maintaining a pressure of 2 × 10 5 Pa on the seawater inlet side for 5 minutes. Thereafter, the seawater discharge outlet side was maintained at a pressure of 1 × 10 0 Pa for 10 minutes, and the electrolyte was drained. Subsequently, a 1 M magnesium chloride aqueous solution was constantly flowed at a rate such that the entire electrolyte in the cell was replaced in 5 minutes, while the lithium ion intercalation/deintercalation electrode was used as the anode, the magnesium ion intercalation/deintercalation electrode was used as the cathode, and an electrolysis reaction was carried out at a lower limit voltage of −0.48 V vs. hydrogen standard electrode, and an electric current of 0.1 C. After the electrolysis reaction, the inside of the cell was washed by maintaining a pressure of 2 x 105 Pa on the magnesium chloride aqueous solution inlet side for 5 minutes. Thereafter, the electrolyte was drained by maintaining a pressure of 1 x 100 Pa on the magnesium chloride aqueous solution waste outlet side. The above operation was repeated 10 times to obtain an aqueous magnesium chloride solution in which lithium ions were concentrated. The fact that lithium ions were concentrated in the aqueous magnesium chloride solution was confirmed by IPC-MS.
本開示のリチウム回収方法及びリチウム回収装置の好ましい実施形態を詳細に記載したが、特許請求の範囲から逸脱することなく、変更が可能であることを当業者は理解する。 While preferred embodiments of the lithium recovery method and lithium recovery apparatus disclosed herein have been described in detail, those skilled in the art will understand that modifications are possible without departing from the scope of the claims.
１ 電解槽
２ リチウムイオン含有水溶液
３ リチウムイオン挿入脱離可能電極
４ マグネシウムイオン挿入脱離可能電極
５ 電源
６ リチウムイオン含有水溶液注液口
７ リチウムイオン含有水溶液廃液口
８ マグネシウムイオン含有回収水溶液注液口
９ マグネシウムイオン含有回収水溶液廃液口
１０ リチウムイオン含有水溶液容器
１１ マグネシウムイオン含有回収水溶液容器
１２ マグネシウムイオン含有回収水溶液
１３ 電解反応部
１４ リチウムイオン挿入脱離可能電極タブ
１５ マグネシウムイオン挿入脱離可能電極タブ
１６ 電極部
１７ 液だまり
REFERENCE SIGNS LIST 1 Electrolytic cell 2 Lithium ion-containing aqueous solution 3 Lithium ion-intercalating/detachable electrode 4 Magnesium ion-intercalating/detachable electrode 5 Power supply 6 Lithium ion-containing aqueous solution inlet 7 Lithium ion-containing aqueous solution waste outlet 8 Magnesium ion-containing recovered aqueous solution inlet 9 Magnesium ion-containing recovered aqueous solution waste outlet 10 Lithium ion-containing aqueous solution container 11 Magnesium ion-containing recovered aqueous solution container 12 Magnesium ion-containing recovered aqueous solution 13 Electrolysis reaction section 14 Lithium ion-intercalating/detachable electrode tab 15 Magnesium ion-intercalating/detachable electrode tab 16 Electrode section 17 Liquid pool
Claims (4)
前記リチウム回収装置が、電解槽、電源、リチウムイオン挿入脱離可能電極、マグネシウムイオン挿入脱離可能電極、及び電解液切り替え機構を有し、
前記電解槽が、電解液を収容するためのものであり、
前記リチウムイオン挿入脱離可能電極及び前記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、前記電解槽に挿入されており、
前記電解液切り替え機構によって、前記電解液として、リチウムイオン含有水溶液及びマグネシウムイオン含有回収水溶液を切り替えて、前記電解槽に供給するようにされており、
前記リチウムイオン含有水溶液は海水であり、かつ
下記の工程（ａ）及び（ｂ）を交互に反復して行う：
（ａ）前記電解液切り替え機構によって、前記電解液としてリチウムイオン含有水溶液を前記電解槽に供給しつつ、前記電源を用いて、前記リチウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とし、かつ前記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とする電解反応を行うことによって、前記リチウムイオン含有水溶液中のリチウムイオンを前記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させ、かつ前記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極からマグネシウムイオンを前記リチウムイオン含有水溶液中に放出させること、及び
（ｂ）前記電解液切り替え機構によって、前記電解液としてマグネシウムイオン含有回収水溶液を前記電解槽に供給しつつ、前記電源を用いて、前記リチウムイオン挿入脱離可能電極を陽極とし、かつ前記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極を陰極とする電解反応を行うことによって、前記リチウムイオン挿入脱離可能電極に挿入されたリチウムイオンを、前記リチウムイオン挿入脱離可能電極から脱離させてマグネシウムイオン含有回収水溶液で回収し、かつ前記マグネシウムイオン含有回収水溶液中のマグネシウムイオンを前記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極に挿入させること、
リチウム回収方法。 A lithium recovery method using a lithium recovery device, comprising:
the lithium recovery device includes an electrolytic cell, a power source, a lithium ion intercalating/deintercalating electrode, a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode, and an electrolyte switching mechanism;
the electrolytic cell is for containing an electrolyte;
the lithium ion intercalable electrode and the magnesium ion intercalable electrode are inserted into the electrolytic cell;
the electrolyte switching mechanism switches between a lithium ion-containing aqueous solution and a magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte and supplies the solution to the electrolytic cell;
The lithium ion-containing aqueous solution is seawater, and the following steps (a) and (b) are alternately repeated:
(a) while supplying a lithium ion-containing aqueous solution as the electrolyte to the electrolytic cell by the electrolyte solution switching mechanism, an electrolytic reaction is carried out using the power source with the lithium ion intercalable electrode as the cathode and the magnesium ion intercalable electrode as the anode, thereby inserting lithium ions in the lithium ion-containing aqueous solution into the lithium ion intercalable electrode and releasing magnesium ions from the magnesium ion intercalable electrode into the lithium ion-containing aqueous solution; and (b) while supplying a magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte to the electrolytic cell by the electrolyte solution switching mechanism, an electrolytic reaction is carried out using the power source with the lithium ion intercalable electrode as the anode and the magnesium ion intercalable electrode as the cathode, thereby deintercalating the lithium ions that have been intercalated into the lithium ion intercalable electrode from the lithium ion intercalable electrode and recovering them with the magnesium ion-containing recovery aqueous solution, and inserting the magnesium ions in the magnesium ion-containing recovery aqueous solution into the magnesium ion intercalable electrode.
Lithium recovery methods.
前記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、炭素材料を有する、
請求項１に記載の方法。 The lithium ion intercalating/deintercalating electrode has a lithium ion intercalating/deintercalating metal oxide or a lithium metal phosphate compound, and the magnesium ion intercalating/deintercalating electrode has a carbon material.
The method of claim 1.
前記電解槽が、電解液を収容するためのものであり、
前記リチウムイオン挿入脱離可能電極及び前記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、前記電解槽に挿入されており、
前記電解液切り替え機構によって、前記電解液として、リチウムイオン含有水溶液及びマグネシウムイオン含有回収水溶液を切り替えて、前記電解槽に供給するようにされており、
前記リチウムイオン含有水溶液が海水である、
リチウム回収装置。 The device has an electrolytic cell, a power source, a lithium ion intercalating/deintercalating electrode, a magnesium ion intercalating/deintercalating electrode, and an electrolyte switching mechanism;
the electrolytic cell is for containing an electrolyte;
the lithium ion intercalable electrode and the magnesium ion intercalable electrode are inserted into the electrolytic cell;
the electrolyte switching mechanism switches between a lithium ion-containing aqueous solution and a magnesium ion-containing recovery aqueous solution as the electrolyte and supplies the solution to the electrolytic cell;
The lithium ion-containing aqueous solution is seawater.
Lithium recovery equipment.
前記マグネシウムイオン挿入脱離可能電極が、炭素材料を有する、
請求項３に記載の装置。 The lithium ion intercalating/deintercalating electrode has a lithium ion intercalating/deintercalating metal oxide or a lithium metal phosphate compound, and the magnesium ion intercalating/deintercalating electrode has a carbon material.
4. The apparatus of claim 3.
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