배터리에 긴급하게 필요한 금속 성분은 무엇입니까?

주로 리튬을 정제해 보면 다음과 같다. 리튬광석 추출법

황산염법

스포듀민과 황산칼륨을 함께 소결하여 칼륨이 리튬을 대체하여 물에 녹는 황산리튬을 형성하는 방법이다.

2LiAl(SO3)2 K2SO4 = Li2SO4 2KAl(SO3)2

황산염 분해법은 오랫동안 리튬을 산업적으로 제조하는 유일한 방법이었습니다. 이 방법은 헥토라이트에 적합할 뿐만 아니라 레피돌라이트 처리에도 사용할 수 있습니다.

석회법

석회나 석회석을 리튬광석과 소결시킨 후 물로 처리하여 침출액을 여러 번 증발시키면 수산화리튬이 결정화되어 침전될 수 있습니다. 반응식은 다음과 같으며, 반응온도는 1000°C이다:

2LiAl(SiO3)2 9CaO = Li2O CaO·Al2O3 4[2CaO·SiO2]

의 장점 이 방법은 다음과 같습니다.

적용성이 뛰어나며 거의 모든 리튬 광석을 분해할 수 있습니다.

반응에는 부족한 원료가 필요하지 않으며 석회와 석회석 모두 저렴하고 쉽게 구할 수 있습니다.

이 방법의 단점은 다음과 같습니다.

소결 중에 정광이 희석되기 때문에 정광에 높은 리튬 함량이 필요합니다.

침출 후 얻은 용액은 묽은 용액이기 때문에 증발에 많은 열이 소모되고 시간도 많이 걸린다.

황산법

이 방법은 R.B.Ellestad와 K.M.Leute[4]에 의해 처음 제안되었으며 β-spodumene과 운모에 적합합니다. 원리는 다음과 같으며 반응온도는 250~300°C이다.

2LiAl(SO3)2 H2SO4 = Li2SO4 H2O·Al2O3·4SiO2

이 반응의 핵심 문제점 β-리튬 휘석 반응에만 사용할 수 있다는 것입니다. α-스포듀민의 경우 황산은 반응할 수 없습니다. 황산을 사용하여 하소되지 않은 스포듀민을 직접 분해하면 추출된 리튬은 전체 양의 4%에 불과합니다[4].

천연 염수 추출

리튬 공급원에는 천연 염수와 특정 염호수도 포함됩니다. 가공 공정은 리튬을 Li2NaPO4로 침전시킨 후 탄산리튬으로 변환하는 것으로, 이는 다른 리튬 화합물을 가공하는 소스로 사용할 수 있습니다. 붕사, 탄산칼륨, 염화나트륨, 황산나트륨, 염화마그네슘은 천연 염수를 가공하여 얻을 수도 있습니다.

금속리튬의 제조

전기분해법

리튬은 용융된 염화리튬을 전기분해하여 제조할 수 있다. Guntz는 먼저 용융된 염화리튬과 염화칼륨의 혼합물을 전기분해하여 금속 리튬을 제조하는 방법을 제안했는데, 이는 원소 리튬의 용융 온도를 610°C에서 400°C로 낮출 수 있습니다. 흑연은 양극으로, 저탄소강은 음극으로 사용되며, 전해조 전압은 6.0~6.5V이다. 이렇게 하면 순도 99의 리튬을 얻을 수 있다.

Li e- →Li

2Cl- 2e- →Cl2

2LiCl(l) →2Li(s) Cl2(g)

전기분해로 생성된 금속 리튬은 일반적으로 기계적 불순물(예: Na, K, Mg, Ca, Fe, Si 및 Al 등)을 포함하므로 불순물을 재용해하여 제거할 수 있습니다. 비중이 다르기 때문에 제거가 쉽지 않은 나트륨과 나트륨은 수소화를 통해 제거할 수 있습니다.

열환원법

3Li2O 2Al = 6Li Al2O3 —33.6 kcal

2Li2O Si = 4Li SiO2 —76.3 kcal

환원하기 때문에 산화리튬의 반응은 흡열반응이다. 또한, 금속리튬의 성질은 매우 활발하므로 반응은 고온, 고진공에서만 진행될 수 있다.