리튬이차전지 제조 공정 중 발생한 폐액으로부터 회수된 탄산리튬의 경우, 이차전지 양극재의 원료인 코발트, 니켈 및 망간의 중금속이 함유되어 있다. 본 연구에서는 탄산리튬의 재결정화를 통하여 순도 98.28 %의 저급 탄산리튬 분말에 함유된 중금속을 제거하고 탄산리튬의 순도를 높이고자 하였다. 먼저 염산 수용액을 이용하여 탄산리튬의 침출 효율을 살펴보았으며, pH 5 조건으로 침출 후 탄산나트륨의 당량 및 농도의 탄산리튬 재결정에 대한 영향을 확인하였다. 리튬의 함량 기준 대비 탄산나트륨 1 당량에서 1.5로 증가할수록, 농도 1.4 M에서 2.8 M로 증가할수록 회수율은 향상되었으며, 탄산나트륨의 투입 조건이 달라짐에 따라 결정 형상이 달라지는 것을 SEM 분석을 통해 확인할 수 있었다. 재결정된 탄산리튬 분말은 수세하여 순도 99.9 % 이상의 고순도 탄산리튬을 회수할 수 있었다.
리튬은 가장 가벼운 금속으로 주기율표상의 첫 번째 금속이다. 리튬은 유기 화합물부터 알루미늄이나 마그네슘의 합금원소는 물론 전자기기나 전기 자동차용 리튬이온 이차전지의 양극재 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 따라서 리튬은 우리 일상생활에서 필수적인 금속이다. 전 세계 리튬의 사용량은 2000년도의 약 14,000 톤에서 2020년에는 약 82,200 톤으로 계속 증가하였다. 그러나 리튬은 지각 중 원소 존재도가 32 번째인 대표적인 희소금속이다. 본 연구에서는 생산량 및 용도와 리튬 제련기술에 대해 고찰하였다. 리튬은 자원이 종류에 따라 다양한 제련법으로 추출된다. 이러한 다양한 리튬의 제련기술은 리튬 2차 자원으로부터 리튬을 추출하는 새로운 재활용 프로세스의 개발에 필수적으로 필요하다.
폐리튬인산철 전지의 양극재로부터 리튬을 효율적으로 회수하기 위하여 활발하게 연구 중이며, 이는 리튬 자원의 지역 편재성 및 가격 변동성을 해소하고 환경오염 문제를 해결할 수 있다. 폐리튬인산철 전지로부터 리튬을 침출 및 회수하기 위하여 동형치환 침출 공정을 사용하였다. 상대적으로 저렴한 염화철 에칭액을 침출제로 사용하여 LFP의 Fe2+를 동형 치환하여 리튬을 침출하였다. 또한 추가적인 첨가제 및 추출제 없이 염화철 에칭액만을 사용하였으며, 염화철 에칭액을 LFP 이론적 몰 비 대비 0.7배, 1.0배, 1.3배, 그리고 1.6배로 하여 리튬의 침출율을 비교하였다. LFP 몰 비 대비 1.3배의 조건에서 약 98%로 가장 높은 리튬 침출율을 보였고 이후 침출액은 NaOH를 투입하여 pH 조절을 통하여 철을 제거하였다. 철이 제거된 용액으로부터 탄산리튬을 합성하였고, 그 분말 특성을 확인하였다.
Lithium is a widely used important drug in the treatment of manic-depressive illness and its prevention of relapse. However, this drug has a Low therapeutic index, therefore, it has many attendant side effects. The most prevalent renal effect of lithium is impairment of concentrating ability and this defect appeared into overt polyuria. A renal lesion is confined to the collecting tubule and 12-20% of patients taking lithium suffer from nephrogenic diabetes insipidus. This nephrogenic diabetes insipidus causes the states of extracellular fluid depletion, hypernatremia and precipitates lithium intoxication. In such situation, symptoms of nephrogenic diabetes insipidus and lithium intoxication are very similar, so we should be very cautious to discriminate them. We herein report a patient characterized by a prolonged stuporous state, hypernatremia and severe nephrogenic diabetes insipidus during lithium therapy.
This study examined the electrochemical deposition and dissolution of lithium on nickel electrodes in 1 mol $dm^{-3}$ (M) $LiPF_6$ dissolved in propylene carbonate (PC) containing different 1,2-dimethoxyethane (DME) concentrations as a co-solvent. The DME concentration was found to have a significant effect on the reactions occurring at the electrode. The poor cycleability of the electrodes in the pure PC solution was improved considerably by adding small amounts of DME. This results suggested that the dendritic lithium growth could be suppressed by using co-solvents. After hundredth cycling in the 1 M $LiPF_6$/PC:DME (67:33) solution, almost no dead lithium has been found from the disassembled cell, resulting from suppression of dendritic lithium growth. Scanning electron microscopy revealed that dendritic lithium formation was greatly affected by the ratio of DME. Raman spectroscopy results suggested that the structure of solvated lithium ions is a crucial important factor in suppressing dendritic lithium formation.
Kim, Dong-jin;Yoon, Da-ye;Kim, Woo-byoung;Lee, Jae-won
한국분말재료학회지
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제24권2호
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pp.87-95
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2017
Lithium silicate, a lithium-ion conducting ceramic, is coated on a layer-structured lithium nickel manganese oxide ($LiNi_{0.7}Mn_{0.3}O_2$). Residual lithium compounds ($Li_2CO_3$ and LiOH) on the surface of the cathode material and $SiO_2$ derived from tetraethylorthosilicate are used as lithium and silicon sources, respectively. Powder X-ray diffraction and scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy analyses show that lithium silicate is coated uniformly on the cathode particles. Charge and discharge tests of the samples show that the coating can enhance the rate capability and cycle life performance. The improvements are attributed to the reduced interfacial resistance originating from suppression of solid-electrolyte interface (SEI) formation and dissolution of Ni and Mn due to the coating. An X-ray photoelectron spectroscopy study of the cycled electrodes shows that nickel oxide and manganese oxide particles are formed on the surface of the electrode and that greater decomposition of the electrolyte occurs for the bare sample, which confirms the assumption that SEI formation and Ni and Mn dissolution can be reduced using the coating process.
이 리뷰를 통하여, 휴대폰용 리튬이차전지의 최근 기술동향을 설명하였다. 휴대폰용 이차전지로는 니카드, 니켈-금속수소, 리튬이온 혹은 리튬이온폴리머의 세 가지 형태의 전지가 있으며, 리튬 이차전지가 에너지밀도 측면에서 가장 성능이 우수하다. 즉, 동일한 용량을 갖는 이차전지 가운데 가장 작고 가벼운 것은 리튬이차전지이다. 이러한 리튬이차전지의 시장은 매년 약 15%의 높은 성장을 기록하고 있다. 연구개발은 $LiFePO_4$를 포함하는 새로운 양극, $Li_4Ti_5O_{10}$, Si, 주석 등의 새로운 음극소재, 새로운 전해질과 안정성 확보에 관한 것을 중심으로 진행되고 있다.
It is hard to employ the carbon materials or the lithium metal foil for the anode of lithium sulfur batteries because of the poor passivation in ether-based electrolytes and the formation of lithium dendrites, respectively. Herein, we investigated the electrochemical characteristics of lithium sulfur batteries with lithiated silicon anode in the liquid electrolytes based on ether solvents. The silicon anodes were lithiated by direct contact with lithium foil in a 1M lithium bis(trifluoromethane sulfonyl) imide (LiTFSI) solution in 1,2-dimethoxyethane (DME) and 1,3-dioxolane (DOL) at a volume ratio of 1:1. They were readily lithiated up to ~40% of their theoretical capacity with a 30 min contact time. In particular, the carbon mesh reported in our previous work was employed in order to maximize the performance by capturing the dissolved polysulfide in sulfur cathode. The reversible specific capacity of the lithiated silicon-sulfur batteries with carbon mesh was 1,129 mAh/g during the first cycle, and was maintained at 297 mAh/g even after 50 cycles at 0.2 C, without any problems of poor passivation or lithium dendrite formation.
Lithium insertion has been studied in a number of vanadium oxides with special regard to their application as the active materials in rechargeable lithium cells. Very high stoichiometric energy densities for lithium insertion are found for several of these materials. Some vanadium oxides, e.g. V$_2$$O_{5}$ and V$_{6}$$O_{13}$, are now being used in commercially developed rechargeable Li batteries. Another material which is receiving remarkable attention for this kind of cells is LiV$_3$$O_{8}$. In variety of ternary lithium-vanadium oxides, the lithium content can be varied between certain limits without major changes in the vanadium oxygen lattice. In our worts, the oxides which do net form these thermodynamically stable bronzes can still accommodate large amounts of lithium at ambient temperature, forming kinetically stable insertion compounds. These compounds owe their existence to the whereas lithium is easily introduced into these open structures. The oxides investigated are rather poor electronic conductors; the conductivity decrease with increase in the lithium content. Improvements in the electrode fabrication technique are needed to alleviate this Problem.oblem.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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제5C권3호
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pp.119-123
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2005
Lithium titanium oxide as anode material for energy storage prepared by novel synthesis method. Li$_{4}$Ti$_{5}$O$_{12}$ based spinel-framework structures are of great interest material for lithium-ion batteries. We describe here Li$_{4}$Ti$_{5}$O$_{12}$ a zero-strain insertion material was prepared by novel sol-gel method and by high energy ball milling (HEBM) of precursor to from nanocrystalline phases. According to the X-ray diffraction and scanning electron microscopy analysis, uniformly distributed Li$_{4}$ Ti$_{5}$O$_{12}$ particles with grain sizes of 100nm were synthesized. Lithium cells, consisting of Li$_{4}$ Ti$_{5}$O$_{12}$ anode and lithium cathode showed the 173 mAh/g in the range of 1.0 $\~$ 3.0 V. Furthermore, the crystalline structure of Li$_{4}$ Ti$_{5}$O$_{12}$ didn't transform during the lithium intercalation and deintercalation process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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