コバルト酸リチウムの水熱クエン酸浸出における速度論的検討

摘要

小型軽量·高エネルギー効率であるリチウムイオン電池 （LIB）の急激な需要増·生産量増に備え、リチウムやコ バルトといった希少資源の循環技術開発はエネルギーセ キュリティ上喫緊の課題である。従来の湿式精錬では、 H2O2を添加し高濃度の酸を用いる還元剤·高濃度強酸併用 浸出プロセス 1,2 が主流であるが、環境および経済合理的に プロセス運用上の問題点が多い。具体的には多くの薬剤を 用い、爆発性、腐食性、有害ガス副生の可能性といった安 全性に対する課題に加え、大きな処理槽·長時間を要する 回分処理であるということである。当研究室でこうした浸 出プロセスの課題を解決すべく、低薬剤コスト、安全性向 上、さらには短時間反応·連続処理可能といった特徴を有 する水熱プロセスに注目し3 、還元剤不要·天然由来クエン 酸による新規浸出プロセス開発を進めている。これまで， クエン酸はプロトン供与，還元剤，さらには配位子として 作用している可能性を見出しているものの3 ，反応速度を決 定づける活性種は未同定であった．本プロセスの実用化の ために反応器設計は不可欠であり、そのためには活性種の 同定とその反応挙動を詳細に把握する必要がある。 本研究では、LiCoO2の水熱クエン酸浸出において、反応 挙動ならびに活性種の解明に焦点を絞りLiおよびCoの浸 出に与える反応条件の影響を検討し、固体―流体間の反応 速度論モデルにより解析した。