锂化合物的制造方法及锂化合物的制造装置与流程

本发明涉及锂化合物的制造方法及锂化合物的制造装置。

背景技术：

1、随着近年来个人计算机、摄像机及移动电话等信息相关设备、通信设备等的迅速普及，作为其电源而利用的电池的开发也被重视起来。以往，在用于这样的用途的电池中，使用了包含可燃性的有机溶剂的电解液，但通过使电池全固体化，在电池内不使用可燃性的有机溶剂而实现安全装置的简化，且制造成本、生产性优异，因此进行了将电解液替换为固体电解质层的电池的开发。

2、作为用于如上所述的用途的电池，使用锂二次电池等，近年来，还研究了在为了应对二氧化碳排放限制而开发的混合动力汽车及电动汽车中的使用。作为在锂二次电池等中使用的固体电解质，已知有硫化物固体电解质。硫化物固体电解质的离子传导率高，因此在实现电池的高输出化方面是有用的。在硫化物固体电解质的制造中，作为原料广泛使用硫化锂，因此随着硫化锂的需求的增大，成为其原料的氢氧化锂的需求提高。作为氢氧化锂的制造方法，存在对碳酸锂水溶液或悬浮液进行电解，经由离子交换膜生成氢氧化锂水溶液的方法(例如，参照专利文献1)。此外，作为氢氧化锂的制造方法，提出了包括如下工序的方法：使碳酸锂与含醋酸的酸反应而生成醋酸锂的工序；使醋酸锂与金属氢氧化物反应而生成氢氧化锂的工序(例如，参照专利文献2)。

3、此外，如上所述，正在研究用于混合动力汽车及电动汽车，在将该电池实用化的情况下，需要更稳定地确保锂。为了更广泛地寻求锂源，公开了以氧化锰化合物为吸附剂，从盐湖碱水中回收锂的技术(例如，参照非专利文献1及2)、通过碱水的太阳蒸发来回收锂的技术(例如，参照非专利文献1及3)等。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特开2009-270188号公报

7、专利文献2：日本特开2019-131448号公报

8、非专利文献

9、非专利文献1：《对2008年度实际现场需要等的技术支持方案之关于来自碱水的锂回收系统开发的合作研究报告(公开版)》(独立行政法人石油天然气·金属矿物资源机构、三菱商事株式会社)，2010年3月，第31-32页

10、非专利文献2：“journal of mmi j(《日本采矿与冶金学会杂志》)”，2019年，第135卷，9号

11、非专利文献3：《锂生产技术概略-现状及今后的动向》，金属资源报告，2019年3月29日，19-03-vol.48

技术实现思路

1、发明要解决的技术问题

2、在通过专利文献1中记载的技术等得到氢氧化锂的情况下，需要加热浓缩等脱水工序，因此能量消耗量较多，而为了更廉价地得到锂，需要降低该能量。此外，在专利文献2所记载的方法中提及，虽然在与碳酸锂的反应中主要使用醋酸作为酸，但关于在生成氢氧化锂的工序中作为副产物产生的醋酸钾、醋酸钠的处理，醋酸钾能够作为防冻液等利用，因此存在工业上的利用价值。但是，在氢氧化锂的制造方法中，完全没有对醋酸钾、醋酸钠等副产物进行再利用的提案，缺乏高效地制造锂化合物的视点，在制造效率方面尚有较大的改良余地。

3、此外，在预想在固体电解质中使用的锂的需求扩大的过程中，为了更广泛地寻求锂源，还需要应对非专利文献1～3所公开那样的从碱水、地热水等广泛的水溶液中得到的、包含杂质的低成色的锂源。但是，在专利文献1所记载的技术等中，存在如下问题：若想要使用低成色的锂源，则需要在利用离子交换膜进行的电解中消耗大量的能量。解决这样的问题与锂的需求扩大相对应，在推进工业化的过程中极其重要。此外，与此同样地，专利文献2中记载的方法中的锂化合物的制造效率的提高也极其重要。

4、本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种锂化合物的制造方法及锂化合物的制造装置，能够从碱水等包含杂质的低成色碳酸锂中高效地制造高纯度的锂化合物。

5、用于解决上述技术问题的方案

6、本发明的锂化合物的制造方法包括：

7、将碳酸锂、包含有机酸的酸与水在反应槽1中混合而生成包含有机酸锂的有机酸锂水溶液；

8、将所述有机酸锂水溶液与金属氢氧化物在反应槽2中混合而生成氢氧化锂水溶液；及

9、使用电化学装置从通过生成所述氢氧化锂水溶液而作为副产物生成的有机酸金属中再生出有机酸，使该有机酸返回至所述反应槽1，作为所述有机酸使用。

10、此外，本发明的锂化合物的制造装置具备：

11、反应槽1、反应槽2、电化学装置及返回管道，

12、所述反应槽1是供碳酸锂、包含有机酸的酸与水混合而生成有机酸锂水溶液的槽，

13、所述反应槽2是供所述有机酸锂水溶液与金属氢氧化物混合而生成氢氧化锂水溶液的槽，

14、所述电化学装置是从将氢氧化锂从所述氢氧化锂水溶液中去除后的水溶液中再生出在生成所述有机酸锂水溶液时使用的有机酸的装置，

15、所述返回管道是使再生出的所述有机酸返回至所述反应槽1的管道。

16、发明效果

17、根据本发明，能够提供一种锂化合物的制造方法及锂化合物的制造装置，能够从碱水等包含杂质的低成色碳酸锂中高效地制造高纯度的锂化合物。

技术特征：

1.一种锂化合物的制造方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，所述金属氢氧化物通过所述电化学装置再生，返回至所述反应槽2。

3.如权利要求1或2所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，包括：使用具备li选择透过膜的锂离子分离装置，从所述氢氧化锂水溶液中仅将锂离子回收至回收液。

4.如权利要求3所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，还包括：将使用所述锂离子分离装置回收的所述回收液析晶，进行固液分离1。

5.如权利要求3或4所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，通过使用所述具备li选择透过膜的锂离子分离装置从所述氢氧化锂水溶液中仅将锂离子回收至所述回收液而得到的去li离子水溶液，将所述有机酸金属供给至所述电化学装置。

6.如权利要求1～7的任一项所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，还包括：在所述有机酸锂水溶液中添加草酸，进行固液分离4。

7.如权利要求6所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，生成所述氢氧化锂水溶液是通过使进行所述固液分离4而得到的分离液体4与所述金属氢氧化物反应从而进行的。

8.如权利要求3～7的任一项所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，还包括：

9.如权利要求8所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，所述二氧化碳通过生成所述有机酸锂水溶液而产生。

10.如权利要求4～9的任一项所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，通过进行所述固液分离1而得到氢氧化锂。

11.如权利要求8～10的任一项所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，通过进行所述固液分离5而得到碳酸锂。

12.如权利要求1～11的任一项所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，形成所述金属氢氧化物的金属与形成所述有机酸金属的金属相同。

13.如权利要求1～12的任一项所述的锂化合物的制造方法，其特征在于，所述金属是从钠、钾及钡中选择的至少一种。

14.一种锂化合物的制造装置，其特征在于，

15.如权利要求14所述的锂化合物的制造装置，其特征在于，还具备锂离子分离装置，该锂离子分离装置具备li选择透过膜，仅将锂离子从所述氢氧化锂水溶液回收至回收液中。

16.如权利要求15所述的锂化合物的制造装置，其特征在于，还具备对所述回收液进行析晶的析晶装置。

技术总结
本发明提供一种能够从碱水等包含杂质的低成色碳酸锂中高效地制造高纯度的锂化合物的锂化合物的制造方法，包括：将碳酸锂、包含有机酸的酸与水在反应槽(1)中混合而生成包含有机酸锂的有机酸锂水溶液；将所述有机酸锂与金属氢氧化物在反应槽(2)中混合而生成氢氧化锂水溶液；及使用电化学装置从通过生成所述氢氧化锂水溶液而作为副产物生成的有机酸金属中再生出有机酸，使该有机酸返回至所述反应槽(1)，作为所述有机酸使用，还提供实现特定功能的、具备反应槽(1)、反应槽(2)、电化学装置及返回管道的锂化合物的制造装置。

技术研发人员：山本秀树,宇都野太,森大辅,樋口弘幸
受保护的技术使用者：出光兴产株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16