Lithium recovery by electrodialysis and solvent extraction technologies

通过电渗析和溶剂萃取技术回收锂

• 批准号: 22K04748
• 负责人: 陳 進華
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04748/
• 关键词: 電気透析; 有機溶媒抽出剤; 放射線グラフト重合; 高分子電解質膜; リチウム捕集; 高分子電解膜; リチウムイオン

電気自動車の急速な普及により、電池の重要な原材料であるリチウムの供給が逼迫し、その価格は高騰している。一方、リチウム資源は南米や豪州の鉱産、塩湖に集中して存在しており、その生産は主に湿法冶金により行われている。本研究は、電気透析技術と溶媒抽出技術を融合利用したリチウム捕集システムの設計とその高分子隔膜の創製である。リチウム捕集システムは、低リチウムイオン水溶液を供給するアノード室、リチウムイオンを抽出する有機溶媒中間室とリチウムイオンを逆抽出するカソード室から構成する。各室の間に高分子機能膜を隔膜として設ける。リチウムイオンは、電気駆動によりアノード室から中間室へ移動して有機溶媒により抽出され、さらにカソード室へ移動して塩酸水溶液により逆抽出することで濃縮する。初年度は、電気透析と溶媒抽出を利用したリチウム捕集システムを設計・試作した。また、放射線グラフト重合と化学変換反応により、必須要素である高分子電解質隔膜を合成した。また、模擬塩湖かん水を用いてリチウム捕集システムによるリチウムイオンの回収実験を行った。結果として、本システムは、リチウムイオンを選択的濃縮する能力を実証した。さらに、放射線グラフト重合と化学変換反応により、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）フィルムから強靭な高分子電解質膜と、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルムから高導電性高分子電解質膜の合成に成功した。今後は、これらの電解質膜をさらに改良し、開発したリチウム捕集システムに適した高性能電解質膜の創出を目指す。

由于电动汽车的快速普及，电池重要原材料锂的供应日益紧张，价格不断飙升。另一方面，锂资源集中存在于南美洲和澳大利亚的矿藏和盐湖中，其生产主要通过湿法冶金进行。这项研究涉及结合电渗析技术和溶剂萃取技术的锂收集系统的设计，以及其聚合物膜的创建。锂收集系统由提供低锂离子水溶液的阳极室、提取锂离子的有机溶剂中间室和反提取锂离子的阴极室组成。每个室之间设置有聚合物功能膜作为隔膜。锂离子通过电驱动从阳极室移动到中间室并用有机溶剂萃取，并进一步移动到阴极室，在阴极室中通过用盐酸水溶液反萃取而浓缩。第一年，我们利用电渗析和溶剂萃取设计并制作了锂收集系统原型。此外，通过辐射接枝聚合和化学转化反应合成了作为必要元件的聚合物电解质隔膜。此外，我们利用模拟盐湖卤水的锂收集系统进行了锂离子回收实验。结果，本系统展示了选择性浓缩锂离子的能力。此外，通过辐射接枝聚合和化学转化反应，我们成功地以聚醚醚酮（PEEK）薄膜为原料合成了高强度聚合物电解质膜，以聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜为原料合成了高导电性聚合物电解质膜。未来，我们的目标是进一步改进这些电解质膜，创造出适合所开发的锂收集系统的高性能电解质膜。

项目成果

Molecular weight of PVDF-g-St prepared under different conditions

不同条件下制备的PVDF-g-St的分子量

• 发表时间: 2022
• 作者: 陳進華;瀬古典明
• 通讯作者: 瀬古典明

低分子抽出剤を吸着基として導入した繊維状レアアース吸着材の開発

以低分子萃取剂为吸附基团的纤维状稀土吸附剂的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 保科宏行;陳進華;天田春代; 瀬古典明
• 通讯作者: 瀬古典明