JPH0368792A - カルシウム及び窒素をリチウムから分離する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカルシウム及び窒素をリチウムから分離する方
法に関する。

金属リチウムは一般的にリチウムクロライドの溶融電解
によって得られるが、カルシウムクロライドなどの不純
物を含んでいる。この塩は特に電流によって解離し、得
られた金属中にカルシウムの形で数百ｐｐ＋ｍの含有量
で存在する。この金属リチウムがアルミニウムーリチウ
ム合金の製造用に使用される際に、カルシウムは合金の
機械的特性に関して劣化を引き起こす傾向があるため特
に不都合である。

更にリチウムは、製造中に空気と接触してしまうことが
あるが、窒素の作用に対して特に敏感であるため、数百
ｐｐａ＋にも及ぶ含有量の窒化物を形威しがちである。

しかし、これらの窒化物は非常に堅い化合物であるため
、合金中に存在するとその特性に間する問題のみならず
、成形中にも、回転ミルのロール、インゴットの金型、
押出ダイなどの使用機器を減麿してしまうという問題を
引き起こす。特にこれらの窒化物は電池中の電極として
用いられるリチウムシートを脆くシてしまう。

結果的に、単体金属または合金の状態でのリチウムの使
用に先立って、そのリチウム中に含まれるカルシウム及
び窒素を除去するかまたはこれらの不純物量を一般的に
１００ｐｐ−以下の値に少なくとも減らすことが必要で
ある。

カルシウムは、リチウム中で比較的溶解性が高いので、
が過によって除去不能である。さらにリチウムの精製に
は、ナトリウム及びカリウムに関しては蒸留が簡便な方
法であるのに、アルカリ土類元素、特にカルシウムに間
してはそれほど効果的ではない、　ＣａＯ等のあるカル
シウム化合物はリチウムに不溶であることは知られてい
るが、１ｎｓｉｔｕでのカルシウム酸化はまたリチウム
の酸化をも引き起こすと先験的に考えられる。従って、
リチウムに導入した酸素は、カルシウムに好んで固定さ
れる（結合する）傾向があることが判明していた。更に
、存在する全カルシウムを固定するだけの計算された酸
素当量を添加し、次いでリチウムをｒ遇することによっ
て、アルミニウムーリチウム製造業者の仕様書に合う含
有量までリチウム精製を実施することが可能である。

リチウム中に酸素を導入するには種々の方法がある。ガ
ス状酸素を液状リチウム中に吹き込んでも良いが、激し
い酸化反応が局所的に起き、酸素供給管が酸化リチウム
により直ちに閉塞する可能性があるため、この方法はそ
れほど好適ではない。

以下の反応を生起させるために、融解したリチウムに酸
化リチウムを添加することも可能である：しｉ＝ＯＣａ
　　　−”　　　ＣａＯ２Ｌｉこの方法は他の汚染を引
き起こす事なく精製できるので、非常に興味深い。しか
しながら、酸化リチウムは市販されていないため、これ
をまず製造する必要があり精製コストを増加させてしま
う。

加えてこれらの酸化方法は、窒化物の形態でのリチウム
から窒素を分離する解決策を与えないと考えられる。そ
こで、既知の方法の中でも米国特許第４，７８１，７５
６号は、反応 ＬｉＪ　　　Ａｌ　　→　＾ｌＮ＋３Ｌｉを得るために
化学量論量的に当量のアルミニウムを添加し、次いで形
式された窒化アルミニウムを分離する方法について言及
している。しかしながら、アルミニウムはカルシウムを
酸化できない。

しかし本出願人は、両不純物の除去と可能な限り単一試
薬を使用することに同時に好適な解決策を見いだした。

本発明は、粉砕アルミナをリチウムに添加して、窒化ア
ルミニウム及び酸化カルシウムを不溶状態で生成し、該
不溶物を熱分離して精製された液状リチウムを回収する
ことを特徴とする方法である。

これらの条件下で、リチウム部分は酸化アルミニウムを
還元し、酸化リチウムに変化して、先に記載された反応
に従ってカルシウムを酸化するのに使用される。さらに
、アルミナの還元中にリチウムによって形式されたアル
ミニウムは、米国特許第４，７８１，７５６号に記載さ
れているように窒化リチウムと反応して窒化アルミニウ
ムを与える。

次いで、不溶酸化カルシウム及び窒化アルミニウムは液
状リチウムより同時に分離され得る。このように、単一
試薬、即ちアルミナによってこの二種の不純物をリチウ
ムより同時に除去する。リチウム中に残存する少量のア
ルミニウムは、特にアルミニウムーリチウム合金の製造
に使用される際には不利にはならない。更に、アルミナ
は非常に純粋な状態でしかもリチウムと迅速に反応する
のに十分なほど粉砕された状態で広く入手可能な製品で
ある。

使用されるアルミナ量はリチウム中に存在するカルシウ
ム量及び窒素量に依存するが、同一アルミナ粉砕物は以
下の連続反応による両不純物の除去に同時に用いられる
ので、それらの量は重なり部分を持つことを考慮してお
く必要がある。

＾１２０ｚ　　”　　６Ｌｉ→３ＬｉｚＯ＋　　２＾１
３Ｌｉ、Ｏ＋　　３Ｃａ−＝　３Ｃａ０　　８Ｌｉ２Ｌ
ｉ、Ｎ　　＋　　２＾ｌ→２＾ＩＮ　　　６　Ｌｉカル
シウムの３グラム原子を除去するのに十分なアルミナ量
は窒素の２グラム原子を除去することが可能な事に注目
すべきである。

従ってアルミナの適当量は、不純物の含有量の結果とし
てアルミナの最大量を要求する不＃Ｉ１１物に基づき計
算するが、実際には計算量よりもほぼ１０重量％多い量
を使用する。使用するアルミナはリチウムとできるだけ
迅速に反応できるように粒径３ｍＩＩ未満であることが
好ましい。

しかし反応を促進するためには、形成された不溶物の分
離の実施に先立ち、溶融リチウム槽を少なくとも１時間
、４００℃〜５００℃の間で保持することが好ましい、
この方法に対する一つの改良はりチウム−アルミナ混合
物を温度維持する間に攪拌することである。

窒化アルミニウム及び酸化カルシウムの分離は任意の既
知の方法、好ましくは濾過によって行ないうる。この操
作は加熱下で行われるが、装置の良好な働きを保守する
には保持温度以下即ち２００℃〜２５０℃の温度で行う
ことが望ましい。

本発明は以下の実施例にて例示される。

実Ａ側ＬＬ カルシウム２５０ｐｐｍ及び窒素１２０ｐｐｍを含有す
るリチウム１００ｋｇに粒径０．５ｍｍのアルミナ５０
ｇを添加して、得た混合物を４８０℃にて８時間加熱し
た。冷却及び２２０℃での濾過後に、リチウムはカルシ
ウム４０ｐｐ論及び窒素８０ｐｐ＋ｍしか含有せず、そ
のアルミニウム含有量は１３０ｐｐｍであった。

夾ＪｌｉＪＬ２エ カルシウム２００ｐｐｍ及び窒素１５００ｐｐｍを含有
するリチウム１００ｋｇに粒径１ｍｍのアルミナ５００
ｇを添加し、４８０℃にて８時間加熱した。２２０℃で
のＰｏｒａｌ　ｃｌａｓｓ２０フィルターキャンドル上
で濾過後、リチウムはカルシウム２０ｐｐｍ及び窒素２
５０ｐｐｍ　Ｌか含有せず、そのアルミニウム含有量は
５０ｐｐｅ＋であった。

本発明はアルミニウムーリチウム合金及び電池用電極の
製造に特に好適な性質のリチウムを得るために適用可能
である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉砕アルミナを融解リチウムに添加して窒化アル
   ミニウム及び酸化カルシウムを不溶状態で生成し、該不
   溶物質を熱分離して精製液状リチウムを回収することを
   特徴とするカルシウム及び窒素をリチウムから分離する
   方法。
2. （２）アルミナを粒径３ｍｍ未満のパウダー状で添加す
   ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （３）リチウム及びアルミナを分離に先立って４００℃
   〜５００℃の間で少なくとも１時間保持することを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
4. （４）リチウム及びアルミナを温度を保持する間、攪拌
   することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. （５）分離を濾過によって行うことを特徴とする請求項
   １に記載の方法。
6. （６）分離を２００℃〜２５０℃の温度で行うことを特
   徴とする請求項１に記載の方法。