JP5538290B2 - 低温電解プロセスによるアルカリ金属の製法および電解液組成物 - Google Patents
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Description
この実施例では、塩化イミダゾリウム−塩化アルミニウム−塩化ナトリウム溶融塩浴中で金属ナトリウムを調製する手順を開示する。ナトリウムイオンの選択的還元には被膜カソードを使用する。
この実施例は、低融点合金カソードを使用した電解によって高濃度塩化ナトリウム水溶液からナトリウム金属を調製する手順を示す。全ての化学品は、Aldrich社(米ウィスコンシン州53201 Milwaukee)から購入した。
カット1 ナトリウム19ppm 合金/水溶液界面から最も遠い。
カット2 ナトリウム32ppm
カット3 ナトリウム75ppm
カット4 ナトリウム200ppm 合金/水溶液界面に最も近い。
この実施例は、低融点合金カソードを使用した電解による高濃度塩化リチウム水溶液からのリチウム金属の調製を示す。
カット1 リチウム5ppm未満 合金/水溶液界面から最も遠い。
カット2から11 リチウム5ppm未満
カット12 リチウム16ppm 合金/水溶液界面に最も近い。
1.
アルカリ金属を生産する方法であって、
(1)窒素またはリン化合物、および任意選択で1種または数種のIB族ハロゲン化物、IIIA族ハロゲン化物、VIIIハロゲン化物、あるいは
(2)IIIA族ハロゲン化物、VB族ハロゲン化物、またはIIIA族ハロゲン化物とVB族ハロゲン化物の組合せ、あるいは
(3)水であるコエレクトロライトの存在下で、アルカリ金属ハロゲン化物を電解する段階を含むことを特徴とする方法。
2.
前記窒素またはリン化合物が、イミダゾリウム塩、N−アルキルピリジニウム塩、テトラアルキルアンモニウム塩およびテトラアルキルホスホニウム塩から成るグループから選択された1種または数種の化合物であることを特徴とする前記1.に記載の方法。
3.
前記窒素またはリン化合物が、1−エチル−3−メチル−1H−イミダゾリウム、1−プロピル−3−メチル−1H−イミダゾリウム、1−ブチル−2,3−ジメチル−1H−イミダゾリウム、1−ブチル−2,3,4,5−テトラメチルイミダゾリウム、1,2,3,4,5−ペンタメチルイミダゾリウム、1−メチルピリジニウム、環上の非窒素位置にアルキル基を有するピリジン誘導体、テトラメチルアンモニウム、テトラメチルホスホニウムから成るグループから選択された1種または数種の化合物であり、前記IB族ハロゲン化物が、ハロゲン化銅、ハロゲン化銀またはハロゲン化金であり、前記IIIA族ハロゲン化物が、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化ホウ素、ハロゲン化ガリウム、ハロゲン化インジウムまたはハロゲン化タリウムであり、前記VIII族ハロゲン化物が、ハロゲン化鉄、ハロゲン化コバルトまたはハロゲン化ニッケルであることを特徴とする前記1.または2.に記載の方法。
4.
前記コエレクトロライトが塩化アルミニウムおよび完全アルキル化塩化イミダゾリウムを含む場合には、イオン交換膜または隔膜を含む電解槽中で実施され、前記コエレクトロライトが塩化アルミニウムおよび1−エチル−3−メチル−1H−イミダゾリウムクロリドを含む場合には、イオン交換膜を含む電解槽中で実施されることを特徴とする前記1.から3.のいずれか一項に記載の方法。
5.
前記コエレクトロライトが水であり、カソードが、Bi、Pb、Sn、Sb、In、Ga、TlおよびCdから成るグループから選択された2種以上の液体低融点合金から成る電解槽中で、アルカリ金属を生産するために実施されることを特徴とする前記1.に記載の方法。
6.
電解方法であって、
(1)液体アルカリ金属、または
(2)ビスマス、鉛、スズ、アンチモン、インジウム、ガリウム、タリウムおよびカドミウムから成るグループから選択された2種以上の金属の合金、または
(3)導電性液体溶媒和アルカリ金属を含むカソードを使用して前記方法を実施する段階を含むことを特徴とする方法。
7.
前記アルカリ金属がナトリウム、カリウムまたはリチウムであることを特徴とする前記1.から6.のいずれか一項に記載の方法。
8.
300℃未満の温度で実施されることを特徴とする前記1.から7.のいずれか一項に記載の方法。
9.
前記アルカリ金属がナトリウムまたはリチウムであり、前記アルカリ金属1kgあたり400mg未満の不純物を有する前記アルカリ金属が生産されることを特徴とする前記1.から8.のいずれか一項に記載の方法。
10.
アルカリ金属ハロゲン化物、ならびに
(1)窒素またはリン化合物、および任意選択で1種または数種のIB族ハロゲン化物、IIIA族ハロゲン化物、VIIIハロゲン化物、あるいは
(2)IIIA族ハロゲン化物、VB族ハロゲン化物、またはIIIA族ハロゲン化物とVB族ハロゲン化物の組合せを含むことを特徴とする電解液組成物。
Claims (4)
- アルカリ金属を生産する方法であって、水であるコエレクトロライトの存在下で、アルカリ金属ハロゲン化物を電解する段階を含み、
カソードが、Bi、Pb、Sn、Sb、In、TlおよびCdから成るグループから選択された2種以上の液体低融点合金から成る電解槽中で、アルカリ金属を生産するために実施される、ことを特徴とする方法。 - 前記アルカリ金属がナトリウム、カリウムまたはリチウムであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 300℃未満の温度で実施されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記アルカリ金属がナトリウムまたはリチウムであり、前記アルカリ金属1kgあたり400mg未満の不純物を有する前記アルカリ金属が生産されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
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