수산화리튬(LiOH)에 대한 수요는 현재의 대안들에 비해 환경에 대한 효율성과 안전성 때문에 매년 증가하고 있 다. 리튬은 다른 염분과 염수 호수에서 발견될 수 있으며, 나중에 합성되어 다양한 용도로 LiOH를 생성한다. 리튬 이온을 분 리 및 회수하기 위해 다양한 방법이 사용되며, 그 중 가장 일반적인 방법은 전기투석법(ED)이다. ED는 이온을 한쪽에서 다 른 쪽으로 밀어내는 구동력으로서 그 층의 전위차에 작용하는 멤브레인 기반 분리 기술이다. ED의 이온교환막(IEM)은 유체 역학적 부피에 따라 상이한 이온의 선택성이 달라지기 때문에 공정을 효율적으로 만든다. 본 총설에서는 리튬이온의 회수를 향상시키기 위한 ED와 IEM의 서로 다른 변화 전략이 논의된다.

리튬 이온 배터리(LIB) 수요는 화석 연료에 대한 부담을 줄이기 위해 전 세계적으로 매년 증가하고 있다. LIB는 전기 자동차, 고정식 저장 시스템 및 기타 다양한 응용 분야에 사용된다. 리튬은 해수, 염수, 염호에서 구할 수 있으며 환경 친화적이고 저렴한 방법으로 추출하면 리튬 채굴의 부담을 크게 줄일 수 있다. 주로 나노여과(NF)와 같은 막 분리 공정은 용액에서 리튬 금속을 분리하는 효과적인 방법이다. 전기투석 및 전기 분해는 리튬 분리에 사용되는 다른 분리 공정이다. 역삼 투압(RO) 공정은 이미 해수 담수화를 위한 잘 정립된 방법이다. 따라서, 리튬 금속을 목적으로 사용되는 개질된 RO 분리막은 용액속에 존재하는 다른 금속 원소의 간섭에 의한 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안 방법이다. 적합한 NF 막을 찾거나 개발하여 리튬을 선택적으로 제거하는 것은 도전적일 수 있지만 흥미로운 연구 영역이다. 이 총설에서는 나노여과, 전기투석, 전기분해 및 기타 공정을 이용한 리튬 회수에 대해 자세히 설명한다.

This study examined the influence of operating parameters on the electrosorptive recovery system of lithium ions from aqueous solutions using a spinel-type lithium manganese oxide adsorbent electrode and investigated the electrosorption kinetics and isotherms. The results revealed that the electrosorption data of lithium ions from the lithium containing aqueous solution were well-fitted to the Langmuir isotherm at electrical potentials lower than –0.4 V and to the Freundlich isotherm at electrical potentials higher than –0.4 V. This result may due to the formation of a thicker electrical double layer on the surface of the electrode at higher electrical potentials. The results showed that the electrosorption reached equilibrium within 200 min under an electrical potential of –1.0 V, and the pseudo-second-order kinetic model was correlated with the experimental data. Moreover, the adsorption of lithium ions was dependent on pH and temperature, and the results indicate that higher pH values and lower temperatures are more suitable for the electrosorptive adsorption of lithium ions from aqueous solutions. Thermodynamic results showed that the calculated activation energy of 22.61 kJ mol–1 during the electrosorption of lithium ions onto the adsorbent electrode was primarily controlled by a physical adsorption process. The recovery of adsorbed lithium ions from the adsorbent electrode reached the desorption equilibrium within 200 min under reverse electrical potential of 3.5 V.

In this study, an experiment is performed to recover the Li in Li2CO3 phase from the cathode active material NMC (LiNiCoMnO2) in waste lithium ion batteries. Firstly, carbonation is performed to convert the LiNiO, LiCoO, and Li2MnO3 phases within the powder to Li2CO3 and NiO, CoO, and MnO. The carbonation for phase separation proceeds at a temperature range of 600oC~800oC in a CO2 gas (300 cc/min) atmosphere. At 600~700oC, Li2CO3 and NiO, CoO, and MnO are not completely separated, while Li and other metallic compounds remain. At 800 oC, we can confirm that LiNiO, LiCoO, and Li2MnO3 phases are separated into Li2CO3 and NiO, CoO, and MnO phases. After completing the phase separation, by using the solubility difference of Li2CO3 and NiO, CoO, and MnO, we set the ratio of solution (distilled water) to powder after carbonation as 30:1. Subsequently, water leaching is carried out. Then, the Li2CO3 within the solution melts and concentrates, while NiO, MnO, and CoO phases remain after filtering. Thus, Li2CO3 can be recovered.

The characteristics of aqueous lithium recovery by ion exchange were studied using three commercial cation exchange resins: CMP28 (porous type strong acid exchange resin), SCR-B (gel type strong acid exchange resin) and WK60L (porous type weak acid exchange resin). CMP28 was the most effective material for aqueous lithium recovery; its performance was even enhanced by modifying the cation with K+. A comparison to Na+ and H+ form resins demonstrated that the performance enhancement is reciprocally related to the electronegativity of the cation form. Further kinetic and equilibrium isotherm studies with the K+ form CMP28 showed that aqueous lithium recovery by ion exchange was well fitted with the pseudo-second-order rate equation and the Langmuir isotherm. The maximum ion exchange capacity of aqueous lithium recovery was found to be 14.28 mg/g and the optimal pH was in the region of 4-10.