KR101533674B1 - 리튬 이온 배터리 폐기물로부터 리튬의 효과적인 회수 - Google Patents
리튬 이온 배터리 폐기물로부터 리튬의 효과적인 회수 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101533674B1 KR101533674B1 KR1020137016663A KR20137016663A KR101533674B1 KR 101533674 B1 KR101533674 B1 KR 101533674B1 KR 1020137016663 A KR1020137016663 A KR 1020137016663A KR 20137016663 A KR20137016663 A KR 20137016663A KR 101533674 B1 KR101533674 B1 KR 101533674B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- delete delete
- lithium ion
- lithium
- cyclic siloxane
- lithium ions
- Prior art date
Links
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 341
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 328
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 40
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title description 39
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 17
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 100
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 85
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims abstract description 57
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 49
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 27
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- -1 cyclic siloxane Chemical class 0.000 claims description 117
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 57
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 31
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 55
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 abstract description 20
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 59
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 47
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 29
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 28
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 27
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 24
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 22
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 20
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 17
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 17
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 15
- 230000006870 function Effects 0.000 description 15
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 14
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 12
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 150000003983 crown ethers Chemical class 0.000 description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 10
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 6
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 6
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 125000004104 aryloxy group Chemical group 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 6
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 125000003917 carbamoyl group Chemical group [H]N([H])C(*)=O 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 3
- 125000004404 heteroalkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 3
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 125000004414 alkyl thio group Chemical group 0.000 description 2
- 125000005163 aryl sulfanyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 2
- 125000006165 cyclic alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 125000001261 isocyanato group Chemical group *N=C=O 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 2
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 2
- 125000000018 nitroso group Chemical group N(=O)* 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical class [H]N([H])* 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000094 2-phenylethyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000006201 3-phenylpropyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000590 4-methylphenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(=C([H])C([H])=C1*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001432959 Chernes Species 0.000 description 1
- 241000207199 Citrus Species 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N Nitrogen dioxide Chemical compound O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N Perchloroethylene Chemical group ClC(Cl)=C(Cl)Cl CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000004423 acyloxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003302 alkenyloxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004171 alkoxy aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004453 alkoxycarbonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005157 alkyl carboxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005277 alkyl imino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005133 alkynyloxy group Chemical group 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000004103 aminoalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001449 anionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000005116 aryl carbamoyl group Chemical class 0.000 description 1
- 125000005161 aryl oxy carbonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005110 aryl thio group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000852 azido group Chemical group *N=[N+]=[N-] 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000002619 bicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 1
- RBHJBMIOOPYDBQ-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;propan-2-one Chemical compound O=C=O.CC(C)=O RBHJBMIOOPYDBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 235000020971 citrus fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 125000001651 cyanato group Chemical class [*]OC#N 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003493 decenyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 125000004997 halocarbonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001841 imino group Chemical group [H]N=* 0.000 description 1
- 125000001041 indolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910001412 inorganic anion Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002346 iodo group Chemical group I* 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000000555 isopropenyl group Chemical group [H]\C([H])=C(\*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001810 isothiocyanato group Chemical group *N=C=S 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004370 n-butenyl group Chemical group [H]\C([H])=C(/[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N n-butylhexane Natural products CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 125000004365 octenyl group Chemical group C(=CCCCCCC)* 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 125000000951 phenoxy group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(O*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- FVZVCSNXTFCBQU-UHFFFAOYSA-N phosphanyl Chemical group [PH2] FVZVCSNXTFCBQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000394 phosphonato group Chemical group [O-]P([O-])(*)=O 0.000 description 1
- 125000001476 phosphono group Chemical group [H]OP(*)(=O)O[H] 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 125000004076 pyridyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000714 pyrimidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000719 pyrrolidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000168 pyrrolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002943 quinolinyl group Chemical group N1=C(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 125000005017 substituted alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000547 substituted alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004426 substituted alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003107 substituted aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 description 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 229950011008 tetrachloroethylene Drugs 0.000 description 1
- 125000005063 tetradecenyl group Chemical group C(=CCCCCCCCCCCCC)* 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 239000010926 waste battery Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/10—Obtaining alkali metals
- C22B26/12—Obtaining lithium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D15/00—Lithium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F1/00—Compounds containing elements of Groups 1 or 11 of the Periodic System
- C07F1/02—Lithium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/12—Organo silicon halides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/21—Cyclic compounds having at least one ring containing silicon, but no carbon in the ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
- C08G77/06—Preparatory processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/02—Apparatus therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
리튬 이온을 회수하는 처리는, 추출될 리튬 이온을 가지는 조성물을 제공하는 단계; 상기 리튬 이온으로부터 물질들을 제거하는 단계; 하나 이상의 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스를 형성하기 위하여 상기 리튬 이온에 하나 이상의 실록산을 도입하는 단계; 하나 이상의 액체-액체 추출 단계에 의해 상기 하나 이상의 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스를 추출하는 단계; 수분 페이즈(aqueous phase)로부터 상기 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스를 가지는 유기 페이즈를 분리하는 단계; 상기 유기 페이즈로부터 물을 제거하는 단계; 여과된 액체를 얻기 위하여 상기 유기 페이즈를 필터링하는 단계; 상기 여과된 액체로부터 하나 이상의 리튬 이온(예컨대, 리튬 염)을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
여기에서 달리 언급하지 않는다면, 본 섹션에서 기술된 내용은 본 출원에서 청구항에 대한 선행기술이 아니며 본 섹션에 포함함으로써 선행기술로 인정되는 것이 아니다.
리튬 이온(Li-ion) 배터리는 휴대용 전자 장치의 휴대용 전원으로서 널리 사용된다. 무선 장치 기술의 발달로 인해 리튬 이온 배터리의 수요는 증가될 것이다. 더욱이, 자동차 산업 분야에서도 전력용으로 리튬 이온 배터리를 이전 보다 훨씬 더 많이 사용하는 차량을 개발 중에 있다. 이렇듯, 리튬 이온 배터리의 이용은 가까운 장래에 계속해서 증가될 것으로 예견된다.
리튬 이온 배터리를 사용하는 것은 많은 경우에 있어 도움이 되지만, 모든 리튬 이온 배터리는 결국 적정 전력을 제공하는 능력을 상실하게 되고 새로운 배터리로 교환된다. 리튬 이온 배터리가 수명이 다 되면, 여러 중금속과 유독성 화학 물질로 인해 폐기 문제가 발생한다. 리튬 이온 배터리에 사용되는 많은 물질들은 재활용될 수 있다면 유용하게 사용될 수 있다.
리튬 이온 형태의 리튬(Li)은 폐기 배터리로부터 재활용할 수 있는 가장 좋은 후보이다. 현재, 리튬 이온을 재활용할 수 있는 기술은 제한적이며, 리튬 이온의 재활용은 다른 금속에 비해 널리 사용되지 않는다. 그러나, 리튬 이온 배터리 사용이 증가될 것으로 예측되는 가운데, 리튬 이온의 재활용에 관한 향상은 계속해서 추구되고 있다.
[005]본 개시의 전술한 특징 및 다른 특징은 첨부 도면과 결합하여, 다음의 설명과 첨부된 청구범위로부터 더욱 충분히 명백해질 것이다. 이들 도명은 본 개시의 따른 몇 개의 실시예를 묘사할 뿐이고, 따라서, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안될 것임을 이해하면서, 본 개시는 첨부 도면의 사용을 통해 더 구체적이고 상세하게 설명될 것이다.
도 1a-1b는 리튬 회수 시스템의 실시예의 개략도이고,
도 2a-2d는 리튬 회수 프로세스의 실시예의 블록도이고,
도 3은 컴퓨팅 장치의 실시예의 개략도이고,
도 4는 환상 Si5O5 실록산-리튬 콤플렉스(siloxane-Li complex)의 화학적 구조의 예시이고,
도 5는 환상 Si6O6 실록산-리튬 콤플렉스(siloxane-Li complex)의 화학적 구조의 예시로서, 모두 본 개시의 적어도 일부 실시예에 따라 배열되며, 이는 당업자에 의해 본 개시에 제공된 바에 따라 수정될 수 있다.
도 1a-1b는 리튬 회수 시스템의 실시예의 개략도이고,
도 2a-2d는 리튬 회수 프로세스의 실시예의 블록도이고,
도 3은 컴퓨팅 장치의 실시예의 개략도이고,
도 4는 환상 Si5O5 실록산-리튬 콤플렉스(siloxane-Li complex)의 화학적 구조의 예시이고,
도 5는 환상 Si6O6 실록산-리튬 콤플렉스(siloxane-Li complex)의 화학적 구조의 예시로서, 모두 본 개시의 적어도 일부 실시예에 따라 배열되며, 이는 당업자에 의해 본 개시에 제공된 바에 따라 수정될 수 있다.
이하의 상세한 설명에서 본 개시의 일부를 이루는 첨부된 도면이 참조된다. 문맥에서 달리 지시하고 있지 않은 한, 통상적으로, 도면에서 유사한 부호는 유사한 컴포넌트를 나타낸다. 상세한 설명, 도면, 그리고 청구범위에 설명되는 예시적인 실시예는 제한적으로 여겨지지 않는다. 여기에서 제시되는 대상의 범위 또는 사상에서 벗어나지 않으면서도 다른 실시예가 이용되거나, 다른 변경이 이루어질 수 있다. 여기에서 일반적으로 설명되고, 도면에 도시되는 본 개시의 양태는 다양한 다른 구성으로 배열, 대체, 조합, 및 설계될 수 있음과 이 모두가 여기에서 명시적으로 고려되고 본 개시의 일부를 이룸이 기꺼이 이해될 것이다.
개시는 그 중에서도 일반적으로 리튬 이온을 회수(recovery)하는 것과 연관된 방법, 장치, 시스템, 디바이스 및 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 리튬이온은 제조 물품(article of manufacture; AOM)으로부터 회수될 수 있다. 회수된 리튬이온은 추가적인 리튬이온 배터리로 재활용되는 것과 같은, 실질적으로 임의의 방식에서의 사용을 위해 충분한 순도로 획득될 수 있다. 일부 예시에서, 리튬이온을 회수하기 위한 프로세스는 AOM 구조로부터 하나 이상의 환상 실록산으로 하나 이상의 리튬이온을 추출하는 것을 포함할 수 있다. 리튬이온 추출 프로세스는 적절한 추출 시스템에서 환상 실록산과 리튬이온 간의 콤플렉스를 형성함으로써 액체-액체 추출(liquid-liquid extraction)에 의해 수행될 수 있다. 회수될 리튬이온은 거친(crude) 리튬이온 조성물로 분해(decompose), 저하(degrade) 및/또는 해체(deconstruct)되는 AOM에서 제공될 수 있다. 그렇지 않으면, 거친 리튬이온 조성물은 리튬 추출을 위해 사전-처리(pre-process)되어 제공될 수 있다. 추가적인 사전-처리는 거친 리튬이온의 품질이 불만족스러운 경우 유용할 수 있다. 이차 셀과 같은 리튬이온 배터리는 AOM의 예시이다.
일부 실시예에서, 리튬이온을 회수하기 위한 프로세스는, 추출될 리튬이온을 가지는 조성물(예컨대, AOM으로부터의 조성물)을 제공; 리튬이온을 가지는 조성물 또는 AOM으로부터의 물질을 제거함으로써 리튬이온으로부터 물질을 제거; 하나 이상의 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스를 형성하기 위해 리튬 이온에 하나 이상의 환상 실록산을 도입; 하나 이상의 액체-액체 추출 단계에 의해 하나 이상의 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스를 추출; 수분 페이즈(aqueous phase)로부터 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스를 가지는 유기 페이즈(organic phase)를 분리; 유기 페이즈로부터 물을 제거; 여과된 액체(filtrate)를 획득하기 위해 유기 페이즈를 필터링; 및 여과된 액체로부터 하나 이상의 리튬이온(예컨대, 리튬 염)을 획득하는 것과 같은 하나 이상의 동작을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 리튬이온 회수 조성물은 하나 이상의 거친 리튬이온 및 하나 이상의 환상 실록산을 포함할 수 있다. 거친 리튬이온은 액체-액체 추출을 위한 충분한 상태에서 AOM으로부터 회득될 수 있다. 거친 리튬이온은 또한 디클로로메탄(dichloromethane)과 같은 적절한 용제에 포함될 수 있다.
일부 실시예에서, 리튬이온 회수 시스템은 거친 리튬이온을 가지는 제1 조성물 및 환상 실록산을 가지는 제2 조성물을 포함할 수 있다. 각각의 조성물은 별도의 용기 또는 관에 포함될 수 있다. 추가적으로, 각각의 조성물은 디클로로메탄과 같은, 적절한 용제를 포함할 수 있다.
여기에서 개시된 실시예는 제조 물품(AOM)으로부터 리튬이온의 회수에서 유용한 프로세스, 시스템, 조성물에 관련될 수 있다. 조성물은 리튬이온을 위한 리간드(ligand)로서 기능하는 고도로 소수성(hydrophobic)인 환상 실록산으로 액체-액체 추출에 사용되도록 적절하도록 구성될 수 있으며, 여기서 환상 실록산은 링 산소 원자(ring oxygen atom)와의 상호 작용을 통해 리튬이온을 격리(sequester)시킬 수 있다. 환상 실록산은 아래에서 더 상세하게 기술될 바와 같이, 리튬이온을 선택적으로 포획할 수 있는 탁월한 능력을 가진다. 즉, 환상 실록산은 폐기 리튬이온 셀로부터 리튬이온을 효율적으로 회수할 수 있다. 환상 실록산을 사용하는 리튬이온 회수 프로세스는 비효율적인 양친매성 크라운 에테르(amphiphilic corwn ether)를 사용하는 회수에 비해 개선을 제공할 수 있다.
환상 실록산은 높은 선택도를 가지는 리튬이온을 가지는 강한 콤플렉스를 형성할 수 있다. 환상 실록산은, 콤플렉스-형성 반응의 평형 상수(equilibrium constant)가 적당함에도 불구하고, 리튬이온을 위해 선택성이 있다(전부 참조로써 이에 포함되는, A 데켄(A Decken) 등의 "의사 크라운 에테르로서 환상 디메틸 실록산: Li(Me2)SiO)5[Al{OC(CF3)3}4], Li(Me2)SiO)6[Al{OC(CF3)3}4], 및 Li(Me2)SiO)6[Al{OC(CF3)2Ph}4]의 특징 및 합성" Angew . Chern . Int . Ed . (2006) 45, 2773-2777). 또한, 환상 실록산은 고도로 소수성이고, 유기 용제에서 리튬을 추출함에 있어 효과적일 수 있다. 반면에, 크라운 에테르는 물과 유기 용제 모두에 용해될 수 있고, 이로 인해 액체-액체 추출에서 효율적이지 않을 수 있다. 환상 실록산의 소수성 속성은 아래에서 기술된 바와 같이, 리튬이온 배터리와 같은 폐기물로부터 리튬 이온의 액체-액체 추출을 수반하는 프로세스를 위해 이롭다는 것이 밝혀졌다.
리튬이온은 AOM 또는 AOM으로부터 획득된 분리된 조성물(discrete composition)에서 제공될 수 있고, 여기에서 AOM 물질은 리튬이 회수되어 재활용될 수 있도록 처리될 수 있다. 리튬이온이 제거되고 나면, AOM 또는 그것으로부터의 물질은 처분(disposed)되거나 재활용될 수 있다. 분리된 조성물은 환상 실록산과 액체-액체 상호작용을 위해 적절한 거친 리튬이온 조성물을 제공하도록 처리될 수 있다. 일부 예시에서 거친 리튬이온 조성물은 아래에서 상세하게 기술된 바와 같이, 다수의 사전-처리를 통해 액체-액체 추출을 위해 적절하도록 조절될 수 있다.
거친 리튬이온 조성물은 리튬이온을 포함하는 물-용해성(water-soluble) 물질을 추출하기 위해 물로 세척될 수 있다. 거친 리튬이온 세척을 위해 사용되는 물은 리튬이온으로부터 잔류물을 제거하기 위해 필터링될 수 있다. 수분의 여과된 액체(aqueous filtrate)는 리튬이온을 포함한다. 수분의 여과된 액체는 환상 실록산의 일부 양을 가지는 유기 용제(예컨대, 톨루엔)의 일부 양과 혼합될 수 있다. 거친 리튬이온 조성물의 양에 비한 환상 실록산 및 유기 용제의 상대적인 양은 추출에 용이한 리튬이온의 농도뿐만 아니라 거친 리튬이온 조성물의 특성에 따라 변화할 수 있다. 기계적인 휘저음과 버블 생성은 환상 실록산과 리튬이온과의 상호 작용을 촉진하기 위해 증대된 물/유기 용제 계면 표면을 용이하게 하는 데에 사용될 수 있다. 환상 실록산은 액체-액체 추출을 통해 유기 페이즈로의 분할(partition) 및 리튬이온과의 콤플렉스를 선택적으로 형성할 수 있다. 물과 유기 용제의 충분한 분리 후에, 유기 용제는 수집될 수 있고, 리튬이온이 획득될 수 있다. 리튬 이온의 최종 회수 효율성은 환상 실록산의 농도가 액체-액체 추출 조성물에서 증가할수록 증가할 수 있고, 그로 인해 액체-액체 추출은 유기 페이즈로서 환상 실록산 그 자체를 사용할 수 있다. 그러나, 환상 실록산이 유기 용제로서 사용되는 경우, 조성물은 더 높은 점성을 가지고, 추출 시스템은 점성 액체를 다루도록 수정될 수 있다. 그렇지 않을 경우, 일부 다른 유기 용제가 실행 가능 범위로 점성을 낮추기에 충분한 양으로 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 액체-액체 추출 프로세스는 리튬이온 조성물과 함께 여러 번 반복될 수 있다. 각각의 액체-액체 추출 프로세스는 새로운 환상 실록산, 또는 다음의 처리로부터 추출된 리튬이온으로부터 회수된 환상 실록산을 사용할 수 있다. 액체-액체 추출은 리튬이온의 모두 실질적으로 제거될 때까지, 또는 잔여 물질이 재활용되거나 폐기물로 보내지도록, 거친 리튬이온 조성물 상에서 반복될 수 있다. 그러나, 약 또는 최고 10% 리튬이온 추출, 약 또는 최고 25% 리튬이온 추출, 약 또는 최고 50% 리튬이온 추출, 약 또는 최고 75% 리튬이온 추출, 약 또는 최고 80% 리튬이온 추출, 약 또는 최고 90% 리튬이온 추출, 약 또는 최고 95% 리튬이온 추출, 또는 약 또는 최고 99% 리튬이온 추출과 같은, 리튬 추출의 임의의 정도는 유익할 수 있다.
놀랍게도 그리고 뜻밖에도, 환상 실록산은 크라운 에테르보다 더 효과적으로 리튬이온을 추출하는 데에 사용될 수 있다. 리튬이온 추출이 환상 실록산 대신 크라운 에테르를 사용하여 수행되는 경우, 크라운 에테르의 양친매성의 본질은 수분 페이즈 및 유기 페이즈 사이의 실질적으로 동등한 분포를 낳는다. 이와 갈이, 리튬이온은 유기 페이즈로 효과적으로 전달되지 않을 수 있다. 더욱이, 높은 계면 활동을 가지는 크라운 에테르가 사용되는 경우, 크라운 에테르는 수분 페이즈 또는 유기 페이즈 중 어느 쪽으로 분할하지 않을 수 있지만, 그러나 그러한 크라운 에테르는, 분리되기 어려울 수 있는, 3-페이즈 조성물 또는 현탁액(suspension)을 형성하기 위해 수분 및 유기 페이즈 사이에서 분할할 수 있다. 환상 실록산은, 유기 페이즈로의 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스의 분할의 높은 정도뿐만 아니라 환상 실록산과 리튬이온 사이의 유리한 결합으로 인해, 액체-액체 추출을 수행함에 있어서 크라운 에테르보다 우월한 것으로 간주될 수 있다.
각각의 액체-액체 추출로부터 획득된 유기 페이즈는 수분 페이즈로부터 분리될 수 있다. 분리는 수분 및 유기 페이즈가 분리 관에서 분리하는 것을 허용하고, 이후 선택적으로 수분 페이즈로부터 유기 페이즈를 끌어내거나 유기 페이즈로부터 수분 페이즈를 끌어냄으로써 수행될 수 있다. 분리된 유기 페이즈는 이후 추가적인 처리를 위해 수집될 수 있다.
유기 페이즈는 액체-액체 추출로부터 남은 잔여 수분을 제거하기 위해 처리될 수 있다. 유기 조성물로부터 물을 제거하기 위해 사용되는 다양한 프로세스가 있고, 이로 인해 유기 조성물을 건조시킨다. 여기에서 사용된 바와 같이, "건조"는 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스를 가지는 유기 페이즈로부터 잔여 물을 제거함으로써 이와 같이, 환상 실록산-리튬 콤플렉스로부터 물을 제거하는 프로세스를 포함할 수 있다. 수집된 유기 페이즈를 건조시키는 것의 예시는 유기 페이즈로부터 물을 흡수하기 위해 물-흡수 매체를 사용하는 것 또는 물을 제거하기 위해 증발을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 특정 예시에서, 유기 페이즈는, 물이 유기 페이즈로부터 황산 마그네슘 입자로 분할하도록 황산 마그네슘 입자와 조합됨으로써 건조될 수 있다. 유기 용제를 통해 물을 선택적으로 흡수하는 다른 고체 미립자는 무수의 포맷(anhydrous format)으로 사용될 수 있다. 그러한 무수의 고체 미립자는 충분히 다공성일 수 있거나 또는 물을 흡수하고 보유하기 위한 틈새의 공간을 가질 수 있다. 수화된 고체 미립자는 이후 고체 미립자로부터 액체 유기 페이즈를 분리하거나, 유기 페이즈로부터 고체 미립자를 분리함으로써 유기 페이즈로부터 제거될 수 있다. 일 예시에서, 고체 미립자는 필터에 의해 제거될 수 있고, 환상 실록산-리튬 콤플렉스를 가지는 유기 여과된 액체는 실질적으로 물이 없게 된다. 고체 미립자는 물을 흡수하기 위해 사용될 수 있고, 더 큰 고체 물질이 사용될 수 있지만, 더 큰 표면은 더 높은 물 흡수를 촉진할 수 있다.
환상 실록산-리튬 콤플렉스를 가지는 유기 용제가 고체를 제거하기 위해 여과된 후에, 유기 용체는 리튬이온 잔류물을 남기기 위해 제거될 수 있다. 결과적인 리튬이온 잔류물은 환상 실록산-리튬 염과 같은 리튬 염일 수 있다. 여과된 액체의 유기 용제는 실온 또는 주변 상태보다 높은 수십 섭씨 온도에 의해 용제 온도를 용이는 열을 사용함에 따라, 이와 같이, 표준 유기 용제 실행에 의해 제거될 수 있다. 유기 용제 제거 프로세스는 프로세스가 수행되는 위치에서 표준 대기압보다 낮은 감소된 압력 하에서 또한 수행될 수 있다. 예를 들어, 표준 회전 증발(standard rotary evaporation)이 유기 용제를 제거하는 데에 사용될 수 있다.
2,2,4,4,6,6,8,8,10,10-디카메틸사이클로펜타실록산(decamethy1cyclopentasiloxane)(예컨대, Si5O5 환상 실록산; 사이클로펜타메치콘(cyclopentamethicone))과 같은 환상 실록산이 유기 용제로 사용되는 경우, 환상 실록산-리튬 콤플렉스는 환상 실록산이 제거될 수 있도록 분해될 수 있다. 가열을 위해 시스템으로 제공되는 에너지는 콤플렉스를 분리(break apart)시킬 수 있다. 에너지는 10mmHg에서 섭씨 90도인 자신의 끓는 점을 지나 환상 실록산의 온도를 충분히 증가시키도록 제공될 수 있다.
유기 용제의 제거 후 획득되는 결과적인 리튬 잔류물은 세척 용제와 함께 세척될 수 있다. 세척 용제는 제거된 동일한 용제일 수 있거나 또는 상이한 유기 용제일 수 있다. 적절한 용제의 예시는 톨루엔 또는 아래에서 기술된 다른 것을 포함한다. 유기 용제 프로세스를 가지는 세척에 다른 용제 제거 프로세스가 뒤따를 수 있다. 유기 용제를 가지는 세척은 리튬이온이 환상 실록산으로부터 분리되는 것을 유도할 수 있고, 소수성 본질 및 환상 실록산의 끓는 점은 유기 용제를 따라 자신의 제거를 도출할 수 있다. 유기 용제를 가지는 세척의 결과물은 리튬이온 염의 형태에서와 같은, 순수한 리튬이온을 도출할 수 있다. 리튬이온 배터리에서 사용될 수 있는 리튬 탄산 염(Li carbonate salt)을 생성하기 위한 탄산화 카운터 이온과 같은, 리튬이온을 위한 카운터 이온(counter ion)이 세척 프로세스 동안 유기 용제와 함께 도입될 수 있다.
여기에서 기술된 리튬이온 회수 프로세스는 고도로 선택적이고, 증류(distillation)보다 현저하게 더 적은 에너지를 사용한다. 또한, 리튬이온은, 용제 제거 및/또는 세척 프로세스가 추가적인 에너지 절약을 위해 생략될 수 있도록 유기 용제에 제공될 수 있다. 여기에서 기술된 리튬 회수 프로세스가 고도로 선택적이므로, 증류 및 용제 제거와 같은 에너지의 많은 양을 소비하는 단계는 필수적이지 않을 수 있거나 생략될 수 있다. 그러므로, 리튬이온 회수 프로세스는 리튬이온 회수 성능뿐만 아니라 비용에 관하여도 이로울 수 있다.
그러나, 고도로 정제된 리튬이온을 가지기를 요구되는 경우, 예를 들어 추가적인 처리가 수행될 필요가 있을 수 있다. 그러한 처리는 증류를 포함할 수 있다.
도 1a는 여기에서 기술된 적어도 일부 예시에 따라 리튬 회수 시스템(100a)이다. 도시된 바와 같이, 시스템(100a)은 장치(114)로부터 리튬이온(112)을 추출하기 위해 구성될 수 있다. 장치(114)는 여기에서 기술된 리튬이온(112)을 가지는 장치(114)의 예시에 제한되지는 않으나 이와 같은, 임의의 제조 물품(AOM)일 수 있다. 시스템(100a)은 점선 박스에 의해 나타난 네트워크(118)에 동작적으로 결합된 컨트롤러(116)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(116)는 도3과 함께 더 상세하게 기술된 컴퓨팅 시스템의 구성을 포함할 수 있다. 네트워크(118)는 네트워크(118) 내의 각각의 요소가 네트워크(118)을 통해 데이터를 전송 및/또는 수신할 수 있도록 동작적으로 결합된 것을 나타내기 위해 점선 박스에 의해 도시된다. 네트워크(118)는 잘 알려진 것으로, 유선, 광학 및 무선 네트워크 기술을 포함할 수 있다. 이와 갈이, 각각의 요소는 네트워크(118)를 통해 데이터 통신을 위해 구성된 하드웨어(미도시) 및/또는 소프트웨어가 갖춰질 수 있다. 하드웨어의 제한되지 않은 예시는 송수신기를 포함할 수 있고, 데이터 통신을 위해 구성된, 연관된 전기 및/또는 광학 요소를 포함할 수 있다. 컨트롤러(116)는 시스템(100a)의 각각의 요소로 네트워크(114)를 통해 명령어를 제공하고 개별적인 요소로부터 데이터를 또한 수신하도록 구성된 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다.
도 1a에서의 시스템(100a)은 (아래에서 상세하게 기술되는) 다음의 요소, 전기 에너지 요소(electrical energy component)(120), 냉각 요소(cooling component)(122), 세척 요소(washing component)(124), 분해 요소(decomposing component)(126), 저하 요소(degrading component)(128), 해체 요소(deconstructing component)(130), 시프팅 요소(sifting component)(132), 폐기물 요소(waste component)(134), 재활용 요소(recycle component)(136), 환상 실록산(139)을 가지는 환상 실록산 저장소(cyclic siloxane reservoir)(138), 용제(141)를 가지는 용제 저장소(solvent reservoir)(140), 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스(143)를 가지는 콤플렉스 리액터(complex reactor)(142), 리튬 이온 세척 요소(lithium ion washing component)(144), 사전-추출 여과 요소(pre-extraction filtration component)(146), 추출기 요소(extractor component)(148), 분리기 요소(separator component)(150), 수집 요소(collection component)(152), 건조 요소(drying component)(154), 사후-추출 여과 요소(post-extraction filtration component)(156), 리튬 염(159)을 가지는 리튬 염 리액터(Li salt reactor)(158), 용제 제거 요소(solvent removal component)(160), 최종 세척 요소(final washing component)(162), 정제 요소(purification component)(164) 및 리튬이온(112) 결과물을 가지는 리튬이온 수집 요소(Li-ion collection component)(166) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 요소는 AOM(114) 또는 리튬이온(112)을 가지는 조합물로부터 리튬이온을 회수하기에 적절한 임의의 방식으로 배열될 수 있다. 점선 박스는 요소가 하나의 요소로부터 획득된 프로세스 결과물이 다른 요소로 전달될 수 있도록 동작적으로 결합될 수 있음을 나타낼 수 있다. 동작 가능 결합은 액체 도관, 컨베이어 벨트, 운반 수단, 및/또는 임의의 다른 적절하게 구성된 기관을 포함할 수 있다. 또한, 점선 박스는 개별적인 컴포넌트가 네트워크(118), 컨트롤러(116) 및 리튬이온(112) 회수를 수행하기 위해 임의의 각각의 다른 것과 동작적으로 결합됨을 또한 나타낼 수 있다.
일반적으로, 전기 에너지 요소(120)는 리튬이온(112) 또는 리튬이온(112)을 가지는 조성물로부터 잔류 전기 에너지를 제거하는 능력이 있을 수 있다. 전기 에너지 요소(120)는, 전기 에너지가 그로부터 방전되도록 하는 리튬이온(112)을 그라운드하는 전기 그라운드 구성을 가지는 회로 또는 전기 그라운드 구성을 포함할 수 있다. 전기 전도 라인이 전기 에너지가 분산될 수 있도록 그의 조성물의 리튬이온(112)으로 제공될 수 있다.
냉각 요소(122)는 AOM(114) 및 리튬 이온(112)의 온도를 실온 또는 주변 상태보다 낮게끔 줄일 수 있다. 냉각 요소(122)는 잘 알려진 것으로, 리튬이온(112)의 반응성을 낮추기 위해 냉각 프로세스를 구현하기 위해 허용하는 다양한 구성을 포함할 수 있다. 히트싱크(heat sink) 리튬이온(112)로부터 열 에너지를 끌어내기 위해 사용될 수 있으나, 일부 히트싱크는 그들의 반응성을 더 낮추도록 리튬이온(112)의 온도를 줄이기에 충분하지 않을 수 있다. 이처럼, 냉각 요소(122)는 리튬이온(112)을 능동적으로 냉각시키도록 구성될 수 있다. 능동 냉각은 냉각 요소(122)를 가지는 냉장 유닛(refrigeration unit)을 포함함으로써 달성될 수 있다. 냉장 유닛은 리튬이온(112)의 냉장 및 냉각을 제공할 수 있다. 표준 냉동기가 냉각 요소(122)로서 사용될 수 있다. 능동 냉각은 액화 질소와 같은, 리튬이온(112)을 냉각 요소로 도입함으로써 또한 달성될 수 있다. 리튬이온(112)은 액화 질소 내로 잠길 수 있으며, 또는 리튬이온(112)이 충분히 냉각되도록 액화 질소와 동작적으로 연관될 수 있다. 드라이 아이스-아세톤 바스와 같은, 다른 냉각 요소는 리튬이온(112)의 능동 냉각을 위해 또한 사용될 수 있다. 냉각 요소(122)는, 리튬이온(112)이 기계적 처리를 위해 적절하고 덜 능동적일 수 있도록 그의 조성물 또는 리튬이온(112)의 온도를 낮추는 데에 사용될 수 있다. 냉각 요소(122)는 실온으로부터 약 섭씨 0도(화씨 32도) 이하로, 약 섭씨 -50도(화씨 -58도) 이하로, 약 섭씨 -100도(화씨 -148도) 이하로, 약 섭씨 -150도(화씨 -238도) 이하로, 약 섭씨 -198도(화씨 -325도) 이하로, 또는 약 섭씨 -200도(화씨 -328도) 이하로 리튬이온의 온도를 낮출 수 있다. 그러므로, 냉각 요소(122)는, 리튬이온이 폭발 반응하지 않게 되도록, 그리고 선택적으로 리튬이온이 실질적으로 비활성화시키기 위해서, 임계치 아래로 리튬이온의 온도를 낮추도록 구성될 수 있다.
세척 요소(124)는 AOM(114)을 세척하거나 그렇지 않으면 AOM(110) 및 리튬이온(112)을 가지는 조성물로부터 오염 물질을 제거하기 위한 임의의 유형의 세척 기구일 수 있다. 세척 요소(124)가 오염 물질을 제거하는 데에 유용할 수 있는 한편, 리튬이온(112)이 또한 세척될 수 있으므로 주의하여야 한다. 이와 같이, 세척되는 조성물은 일반적으로 구조적으로 합당하고 물과 세척으로의 노출에서 리튬이온(112)을 통상적으로 저하하거나 방출하지 않는다. 리튬이온 배터리 조성물은 리튬이온(112)의 중대한 손실 없이 세척될 수 있다. 세척 요소(124)는 물 및 선택적으로 AOM(114)로부터 오염 물질을 세척하기 위한 세제를 사용하는 임의의 유형의 기구로서 구성될 수 있다. 식기세척기, 세탁기, 공업용 세척기 또는 다른 것들의 특징이 세척 요소(124)에서 구현될 수 있다.
분해 유닛(126)은 리튬이온(112)을 가지는 조성물을 구성 부분 또는 요소로 분리하거나 또는 해결하기 위해 AOM(114) 또는 리튬이온(112)을 가지는 분리된 조성물을 처리할 수 있다. 분해 유닛(126)은 AOM(114) 및/또는 리튬이온(112)을 가지는 조성물을 분해하기 위해 다양한 프로세스를 사용할 수 있다. 분해 유닛(126)은 AOM(114)을 자신의 고체 및 액체 요소로 분해하기 위해 박테리아를 사용하는 바이오리액터(bioreactor)일 수 있다. 분해 유닛(126)은, 자연 또는 자연-모방 프로세스가 조성물을 거친 리튬이온 조성물로 분해할 수 있도록 AOM(114)또는 리튬이온(112)을 가지는 조성물을 보유하도록 구성될 수 있다. 분해 요소(126)는 리튬이온(112)을 임계치 온도보다 아래로 유지하기 위해 냉각 요소(122)로서 동작하는 냉각 유닛을 포함할 수 있다.
저하 요소(128)는 AOM(114) 또는 리튬이온(112)을 가지는 조성물을 거친 리튬이온 조성물로 저하시키기 위해 화학 제품 및 화학적 프로세스를 사용할 수 있다. 화학 제품 및 화학 프로세스는 리튬이온(112)을 가지는 조성물에 기초하여 선택될 수 있다. 화학 제품은 리튬이온(112)을 해방시키기 위해 조성물을 용해시킬 수 있는 다양한 용제를 포함할 수 있다. 화학적 프로세스는 리튬이온(112)을 가지는 조성물을 저하시킬 수 있거나 화학 제품이 조성물과 접촉하여 리튬이온(112)을 해방시키기에 더 효과적일 수 있게 하는, 가열, 냉각 또는 압력 변화를 포함할 수 있다. 저하 요소(128)는 리튬이온(112)을 임계치 온도 아래로 유지하기 위해 냉각 요소(122)로서 동작하는 냉각 유닛을 포함할 수 있다.
해체 요소(130)는 AOM(114) 및 리튬이온(112)을 가지는 조성물을 분해하거나 해체하기 위해 물리적이거나 기계적인 프로세스를 사용할 수 있다. 물리적이거나 기계적인 프로세스는 AOM(114)을, 거친 리튬이온 조성물로 이후에 처리될 수 있는 작은 조각 또는 입자로 분해, 절단, 전단(shear), 찢음(shred), 갊(grind), 밀링(mill), 콤팩트(compact), 분쇄(crush), 또는 그렇지 않으면 옮길 수 있는 특징을 가지는 기관의 사용을 수반할 수 있다. 분해 요소(130)는 리튬이온(122)을 임계치 온도 아래로 유지하기 위해 냉각 요소(122)로서 동작하는 냉각 유닛을 포함할 수 있다.
시프팅 요소(132)는, 더 작은 입자 또는 고체로부터 더 큰 입자 또는 고체를 제거하기 위해, 세척 요소(124), 분해 요소(126), 저하 요소(128), 해체 요소(130)의 결과물을 시프팅할 수 있다. 리튬이온(112)을 가지는 입자 또는 고체는 이후 리튬이온(122)의 회수를 위해 처리될 수 있다. 시프팅 요소(132)는 AOM(114)의 물질을 통해 시프트할 수 있고, 크기에 기초하여 리튬이온(112)을 가지는 입자를 선택할 수 있는 하나 이상의 체(sieve)를 포함할 수 있다. 또한, 시프팅 요소(132)는 자기적으로 반응하지 않는, 리튬이온(112)으로부터 자기적으로 반응하는 물질을 제거하는 데에 사용될 수 있는 자석 유닛을 포함할 수 있다.
폐기물 요소(134)는 리튬이온(112)로부터 제거된 AOM(114)의 폐기 물질을 수신할 수 있다. 폐기물 요소(134)는 폐기물 관리 및 제거를 위한 임의의 유형의 저장소일 수 있다.
재활용 요소(136)는 리튬이온(112)로부터 제거된 AOM(114)의 폐기 물질을 수신하고 재활용할 수 있다. 재활용 요소(136)는, 폐기물로 버려지는 것과 반대로 물질의 목적이 재활용을 위한 것이라는 점만 제외하면, 폐기물 요소(134)와 유사할 수 있다. 재활용 요소(136)는 임의의 유형의 재활용 가능한 물질 저장실일 수 있다.
일부 실시예에서, 리튬이온 회수 시스템은 다음의 사전-추출 프로세스, 전기 에너지 요소(120), 냉각 요소(122), 세척 요소(124), 분해 요소(126), 저하 요소(128), 해체 요소(130), 시프팅 요소(132), 폐기물 요소(134), 재활용 요소(136) 중 하나 이상을 배제할 수 있다. 이러한 개별적이거나 조합된 요소는 여기에서 기술되는 추출 및 회수에 앞서 AOM(114) 및 리튬이온(112)를 사전-처리하는 사전-처리 요소로 간주될 수 있다.
도 1b의 시스템(100b)은 (아래에서 상세하게 기술되는) 다음의 요소, 환상 실록산(139)을 가지는 환상 실록산 저장소(138), 용제(141)를 가지는 용제 저장소(140), 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스(143)를 가지는 콤플렉스 리액터(142), 리튬 이온 세척 요소(144), 사전-추출 여과 요소(146), 추출기 요소(148), 분리기 요소(150), 수집 요소(152), 건조 요소(154), 사후-추출 여과 요소(156), 리튬 염(159)을 가지는 리튬 염 리액터(158), 용제 제거 요소(160), 최종 세척 요소(162), 및 리튬이온(112) 결과물을 가지는 리튬이온 수집 요소(164) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 점선 박스는 요소가 하나의 요소로부터 획득된 프로세스 결과물이 다른 요소로 전달될 수 있도록 동작적으로 결합될 수 있음을 나타낼 수 있다. 동작 가능한 겨합은 액체 도관, 컨베이어 벨트, 운반 수단 및 임의의 다른 적절하게 구성된 기관을 포함할 수 있다. 또한, 점선 박스는 개별적인 요소가 네트워크(118), 컨트롤러(116) 및 리튬이온(112) 회수를 수행하기 위해 임의의 각각의 다른 것에 동작적으로 결합됨을 또한 나타낼 수 있다.
환상 실록산 저장소(138)는 용제(141)를 가지건 아니건 환상 실록산(139)을 포함할 수 있다. 환상 실록산 저장소(128)는 화학적 처리 시스템에서 사용되는 것과 같은 임의의 유형의 용기 또는 관일 수 있다. 환상 실록산 저장소(128)는 임의의 유형의 환상 실록산(139) 또는 환상 실록산(139)의 둘 이상의 상이한 유형의 혼합을 포함할 수 있다. 환상 실록산 저장소(128)는 상이한 환상 실록산(139)을 포함하는 분리된 구획을 포함할 수 있다.
용제 저장소(140)는 리튬이온(112) 및/또는 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스(143)을 위한 용제(141)를 포함할 수 있다. 용제 저장소(140) 및 여기에서 기술된 임의의 다른 저장소는 환상 실록산 저장소(138)에 유사할 수 있다. 용제 저장소(140)는 디클로로메탄과 같은, 단일 유형의 용제(141), 또는 디클로로메탄 및 환상 실록산(139)과 같은, 혼화성 용제(141)의 조합을 포함할 수 있다. 용제 저장소(140)는 상이한 용제(139)를 각각 포함할 수 있는 다수의 분리된 구획을 가질 수 있다.
콤플렉스 리액터(142)는 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143)의 형성 동안 환상 실록산(139) 및 리튬이온(112)를 보유할 수 있다. 콤플렉스 리액터(142)는 임의의 표준 화학적 리액터 관일 수 있다. 콤플렉스 리액터(142)는, 콤플렉스(143)의 형성을 위해 충분한 값으로 온도 및 압력을 조절할 수 있는 온도 제어 유닛(예컨대, 히터) 및 압력 제어 유닛과 같은, 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143) 형성의 용이를 위해 충분한 임의의 요소를 포함할 수 있다. 또한, 콤플렉스 리액터(142)는 하나 이상의 환상 실록산(139)을 가지는 용액으로 리튬이온(112)을 가지는 거친 또는 세척된 조성물을 도입하기 위해 제공되도록 구성될 수 있다. 콤플렉스 리액터(142)는 하나 이상의 환상 실록산(129)이 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스(143)를 형성하기 위해 리튬이온(112)과 결합하는 것을 허용하도록 또한 구성될 수 있다.
리튬이온 세척 요소(144)는 콤플렉스 리액터(142)를 통해 처리되기 전에 리튬이온(112)을 세척할 수 있고, 및/또는 콤플렉스 리액터(142)를 통해 처리된 이후에 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143)를 세척할 수 있다. 일반적으로, 리튬이온 세척 요소(114)는 임의의 요구되지 않은 잔류물이 리튬이온(112)으로부터 세척될 수 있도록 콤플렉스 리액터(142)를 도입하기 전에 거친 리튬이온 조성물을 세척하기 위해 구성된다. 세척 요소(144)는 아이템 또는 조성물을 세척하기 위해 사용되는 임의의 표준 세척기로 구성될 수 있다. 세척 요소(144)는 기계적 휘저음 및/또는 버블 생성을 위한 요소 및 물 주입구를 포함할 수 있다. 세척 요소(144)는 세척 요소(114) 내의 압력이 버블 생성을 도입하기 위해 조절될 수 있도록 압력 유닛을 포함할 수 있다. 휘젓음은 리튬이온(112)으로부터 잔류물을 흩어서 제거하기 위해 중요할 수 있다. 세척 요소(114)는 세척을 위해 물을 사용할 수 있으나 세척을 위해 유기 용제를 사용하도록 또한 적응될 수 있다. 일부 예시에서, 세척 용제는 물과 같은, 리튬이온(112)을 위한 용제이다.
여과 요소(146)는 세척 매체 내에서 포함되는 리튬이온(112)을 여과할 수 있다. 일반적으로, 세척 매체는 리튬이온(112)을 포함하는 물이고, 필터는 수용성이 아니거나 수용성이 덜한 잔류물 및 물질을 여과한다. 여과 요소(146)는 여과된 액체로 리튬이온(112)의 통로를 허용할 수 있다. 여과 요소(146)는 리튬이온(112)을 가지는 세척 매체(예컨대, 물)로부터 잔류물의 여과를 허용하는 방식으로 배열되는 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다. 또한, 여과 요소(146)는 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143)를 여과할 수 있다. 임의의 사건에서, 여과 요소(146)에서 획득된 여과된 액체는 추출을 위해 수집될 수 있다.
추출기 요소(148)는 반응 매체로부터 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143)의 추출을 용이하게 할 수 있다. 추출기 요소(148)는 액체-액체 추출을 위해 구성될 수 있고, 수분 및 유기 페이즈를 충분히 섞기 위한 기계적 휘젓음기(agitator)와 같은, 추출을 용이하게 하기에 유용한 기계적 요소를 포함할 수 있다. 수분 페이즈는 세척 매체로부터 발생할 수 있고, 이는 콤플렉스 리액터(142)에서 콤플렉스(143)의 발생 이후에 추출기 요소(148)로 도입될 수 있다. 유기 페이즈는 용제(141)로서 용제 저장소(140)으로부터 발생할 수 있다. 또한, 유기 페이즈는 콤플렉스(143)의 형성을 용이하게 하기 위해 콤플렉스 리액터(142)에서 사용되는 용제(141)일 수 있다. 추출기 요소(148)는 버블 생성, 온도 변화, 압력 변화 또는 물로부터 환상 실록산-리튬 콤플렉스의 추출을 용이하게 하는 임의의 다른 프로세스를 수행할 수 있는 임의의 유닛을 포함할 수 있다.
추가적으로, 추출기 요소(148)는 물과 유기 용제(141)를 가지는 액체-액체 추출 조성물을 준비하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 추출기 요소(148)는 추출될 리튬이온(112)을 가지기 위해 액체-액체 추출 조성물을 준비하기 위한 구성을 또한 포함할 수 있다. 추출될 리튬이온(112)은 환상 실록산(139)을 가지는 콤플렉스(142)에 있을 수 있다. 이와 같이, 추출 조성물은 환상 실록산(139)을 포함하도록 준비될 수 있다. 일부 예시에서, 액체-액체 추출 조성물은 유기 용제로서 환상 실록산(139)을 포함한다. 일부 예시에서, 액체-액체 추출 조성물은 유기 용제로서 톨루엔을 포함할 수 있다. 또한, 추출기 요소(148)는 리튬이온(112)을 수분 페이즈로부터 제거하기 위하여 다수의 액체-액체 추출을 수행하기 위해 구성될 수 있다.
분리기 요소(150)는 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143)를 추출기 요소(148) 내에서 유기 페이즈로 추출한 이후에 유기 페이즈로부터 수분 페이즈를 분리할 수 있다. 분리기 요소(150)는 추출기 요소(148)의 독립적이거나 일부일 수 있다. 분리기 요소(150)는 비혼합성 액체(immiscible liquid) 페이즈(수분 페이즈)로부터 하나의 액체 페이즈(유기 페이즈)를 제거하기 위해 분리 깔때기(separation funnel)와 같이 기능할 수 있다. 유기 페이즈는 수분 페이즈를 통해 유기 용제로 우선적으로 분할하는 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143)를 포함한다. 분리기 요소(150)는, 추가적인 추출 프로세스가 수분 페이즈에 남아있는 임의의 환상-실록산-리튬 콤플렉스(143)를 제거하도록 수행될 수 있도록 추출기 요소(148)로 다시 수분 페이즈를 제공할 수 있다.
수집 요소(152)는 분리기 요소(150)로부터 획득되는 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스(143)를 가지는 유기 페이즈를 수집할 수 있다. 수집 요소(152)는 분리기 요소(150)에 유동적으로 결합될 수 있는 임의의 저장 관 또는 용기일 수 있다.
건조 소요(154)는 환상-실록산-리튬 콤플렉스(143)로부터 또는 추출된 리튬이온(112) 또는 추출된 리튬 염으로부터 물을 제거할 수 있다. 건조 요소(154)는 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143)를 가지는 유기 페이즈로부터 임의의 잔류 수분의 제거를 촉진할 수 있는 임의의 특징을 포함할 수 있다. 수분의 제거는 흡습성 매체 또는 미립자로의 증발 또는 흡수에 의해 용이해질 수 있다. 예를 들어, 유기 페이즈는 건조 요소(154)로부터 배출될 수 있는, 수증기로 물을 변하게 하는 온도로 가열될 수 있다. 대안적으로, 건조 요소(154)는 그 곳에서 물을 흡수할 수 있는 다른 흡습성 물질 또는 황산 마그네슘 입자를 포함할 수 있다.
사후-추출 여과 요소(156)는 리튬이온(112)과 함께 있을 수 있는 임의의 고체 물질을 제거할 수 있다. 예를 들어, 건조 요소(154)가 유기 페이즈로부터 물을 흡수하기 위해 흡습성 고체를 사용하는 경우에, 흡습성 고체는 여과에 의해 걸린 물을 따라 유기 페이즈로부터 제거될 수 있다. 사후-추출 여과 요소(156)는 고체를 수집할 수 있는 하나 이상의 필터를 포함할 수 있고, 여과된 액체로서 유기 페이즈의 통로를 허용할 수 있다. 여과된 액체는, 이것이 수용성의 리튬이온(112) 및/또는 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143)를 가지기에 수집될 수 있다. 여과된 액체는 최종 결과물일 수 있다.
리튬 염 리액터(158)는 환상 실록산 염 이외의 염 결과물로 리튬이온(112)을 변환시킬 수 있다. 리튬 염 리액터(158)는 리튬 염(159)을 생성하기 위해 리튬이온(112)와 연관될 수 있는 카운터 이온을 가지는 다양한 염을 포함할 수 있다. 주요 예시는 탄산화 리튬(Li carbonate)이 리튬이온 배터리에서 사용됨에 따라, 탄산화 리튬이 형성될 수 있도록 탄산 염을 포함한다. 리튬 염(159)은 최종 결과물일 수 있다.
용제 제거 요소(160)는 추출된 환상-실록산-리튬 콤플렉스(143)으로부터 유기 용제(141)를 제거할 수 있다. 용제(141) 제거는 환상 실록산-리튬 콤플렉스(143)으로부터 유기 용제를 제거할 수 있는 임의의 방식으로 용이해질 수 있다. 예시는 용제(141)를 제거하기 위해 가열 및/또는 감소된 압력의 사용을 포함한다. 일부 예시에서, 용제의 제거는 섭씨 약 0도 또는 그 이상의 온도, 섭씨 약 10도 또는 그 이상의 온도, 섭씨 약 20도 또는 그 이상, 섭씨 약 30도 또는 그 이상, 섭씨 약 40도 또는 그 이상, 섭씨 약 50도 또는 그 이상, 섭씨 약 60도 또는 그 이상, 섭씨 약 70도 또는 그 이상, 섭씨 약 80도 또는 그 이상, 섭씨 약 90도 또는 그 이상, 섭씨 약 100도 또는 그 이상, 섭씨 약 200도 또는 그 이상, 또는 더 높은 온도에서 용이해질 수 있다. 온도는 용제(141)의 끓는 점 이상으로 높아질 수 있다.
또한, 유기 용제의 제거는 1atm보다 적은 감소된 압력과 같은, 감소된 압력 하에서 수행될 수 있다. 회전 증발 유닛이 용제 제거 요소(160)을 위해 사용될 수 있고, 열 및/또는 감소된 압력 하에서 수행할 수 있다. 용제(141)의 제거는, 환상 실록산(139)이 리튬이온(112)으로부터 또한 제거될 수 있도록 콤플렉스(143)를 또한 분리시키는 정도로 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 리튬이온 회수 시스템(100b)은 높은 순도에서 리튬이온(112)을 제공할 수 있는 정제 요소(164)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정제 요소(164)는 정제된 리튬이온(예컨대 리튬이온 염(159))을 제공하기 위해 리튬이온(112)으로부터 물질을 증류할 수 있는 증류 탑(distillation column)일 수 있다.
일부 실시예에서, 정제 요소(164)는 리튬이온을 전기 분해에 의해 정제할 수 있다. 전기 분해는 양전하 및 음전하를 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이로 인해 양의 리튬이온(112)은 음전하의 카운터 이온으로부터 분리될 수 있다. 양의 리튬이온(112)은 이후 높은 순도로 수집될 수 있다.
최종 세척 요소(162)는 임의의 추가적인 오염 물질을 제거하여 순도를 증가시키기 위해 추출된 리튬이온(112)을 세척할 수 있다. 최종 세척 요소(162)는 톨루엔 또는 물과 같은 용제(141)를 사용할 수 있다. 최종 세척 요소(162)는, 최종 세척 요소(162)에서 사용되는 용제(141)가 제거될 수 있도록 용제 제거 요소(160)에 동작적으로 결합될 수 있다. 용제의 제거 후, 그 결과, 즉 리튬이온 및 환상 실록산 콤플렉스를 포함하는 잔류물을 가열시키고, 리간드, 환상 실록산을 증발시키는 것은 리튬 염을 결과물로서 남기는 것을 허용한다. 환상 실록산으로부터 리튬이온 염을 분리하는 것이 어려울 경우에는, 리간드를 약 섭씨 400도 또는 그 이상의 온도에서 태우는 것이 순수한 리튬이온 염을 획득하기 위해 다른 물질을 제거함에 있어서 효과적일 수 있다. 일부 예시에서, 세척 조성물 은 환상 실록산을 치환하기 위해 염을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 세척 조성물은 환상 실록산을 배제할 수 있다. 리튬이온 수집 요소(166)는 정제된 리튬이온(112) 또는 리튬 염(159)을 수십하는 저장소일 수 있다. 리튬이온 수집 요소(166)는 리튬이온(112)을 보유할 수 있는 능력이 있는 임의의 유형의 용기 또는 관일 수 있다.
도 2a 내지 2d는 여기에 개시된 실시예들 중 적어도 하나에 따라 구성되는 리튬이온 회수 프로세스의 실시예의 블록도이다. 리튬이온 회수 프로세스(200a)는 도 1a 내지 1b의 시스템 또는 환상 실록산으로 리튬이온을 회수할 수 있는 기타 다른 시스템에서 사용될 수 있다. 도 1A의 요소들은 도 2a의 개별 프로세스 단계들에 해당한다.
도 2a의 리튬이온 회수 프로세스(200a)는 다음의 프로세스, 동작, 기능 및/또는 단계들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 리튬이온을 가지는 제조물품의 제공(블록 214); 전기 에너지의 제거(블록 220); 제조물품/리튬이온의 냉각(블록 222); 제조물품의 세척(블록 224); 제조물품의 분해(decomposing)(블록 226); 제조물품의 저하(degrading)(블록 228); 제조물품의 해체(deconstructing)(블록 230); 제조물품/리튬이온의 시프팅(sifting)(블록 232); 폐기물의 수집(불록 234); 재활용 물질들의 수집(블록 236); 환상 실록산의 제공(블록 238); 용제의 제공(블록 240); 콤플렉스의 형성(블록 242); 거친 리튬이온(crude Li-ion)의 세척(블록 244); 거친 리튬이온의 필터링(사전-추출)(블록 246); 콤플렉스의 추출(블록 248); 비혼합형 액체의 분리(블록 250); 추출의 수집(블록 252); 콤플렉스의 건조(블록 254); 추출된 리튬이온 콤플렉스의 필터링(블록 256); 리튬 염의 형성(블록 258); 용제의 제거(블록 260); 추출된 리튬이온의 세척(블록 262); 리튬이온의 정제(블록 264); 및 리튬이온의 수집(블록 266)이다. 이들 개별 프로세스 단계는 환상 실록산으로 리튬이온을 추출하기 위하여 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 이렇듯, 도 2a의 점선 박스는 개별 프로세스들이 추출된 리튬이온을 제공할 수 있는 임의의 순서로 수행될 수 있음을 나타낸다. 또한, 도 2a에서 하나 이상의 개별 프로세스가 생략되거나 병합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 2a의 프로세스들은 도 1a의 요소들로 수행될 수 있다. 즉, 전기 에너지 요소(120)는 추출 전에 리튬이온(112)으로부터 전기 에너지를 제거하는 데에 사용될 수 있고(블록 220); 냉각 요소(122)는 사전-추출 공정 이전 혹은 동안에 제조물품/리튬이온을 냉각하는 데에 사용될 수 있고(블록 222); 제조물품 세척 요소(124)는 추출 이전에 오염 물질을 제거하기 위하여 제조물품을 세척하는 데에 사용될 수 있고(블록 224); 분해 요소(126)는 제조물품을 거친 리튬이온 조성물로 분해하는 데에 사용될 수 있고(블록 226); 저하 요소(128)는 제조물품을 거친 리튬이온 조성물로 저하시키는 데에 사용될 수 있고(블록 228); 해체 요소(130)는 제조물품을 추출에 사용되기 적합한 입자(particle)로 해체하는 데에 사용될 수 있고(블록 230); 시프팅(sifting) 요소(132)는 리튬이온(112)으로부터 물질을 제거하기 위하여 제조물품/리튬이온을 시프팅하는 데에 사용될 수 있고(블록 232); 폐기물 요소(134)는 사전-추출 공정으로부터 발생된 폐기물을 수집하는 데에 사용될 수 있고(블록 234); 재활용 요소(136)는 재활용 물질들을 수집하는 데에 사용될 수 있고(블록 236); 환상 실록산 저장소(138)는 환상 실록산(139)을 콤플렉스 형성을 위해 리튬이온(112)에 제공하는 데에 사용될 수 있고(블록 238); 용제 저장소(140)는 용제(141)를 콤플렉스 리액터(142) 및 용제(141)를 사용하는 임의의 요소에 제공하는 데에 사용될 수 있고(블록 240); 콤플렉스 리액터(142)는 리튬이온(112) 및 환상 실록산(139) 간의 콤플렉스(143)를 형성하는 데에 사용될 수 있고(블록 242); 리튬이온 세척 요소(144)는 거친 리튬이온(112) 또는 콤플렉스(143)를 세척하는 데에 사용될 수 있고(블록 244); 사전-추출 여과 요소(146)는 거친 리튬이온(112)를 필터링하는 데에 사용될 수 있고(블록 246); 추출기 요소(148)는 액체-액체 추출에 의해 수분 페이즈로부터 콤플렉스(143)를 추출하는 데에 사용될 수 있고(블록 248); 분리기 요소(150)는 비혼합성 액체를 분리하여 콤플렉스(143)를 가지는 유기 페이즈가 수분 페이즈로부터 분리될 수 있도록 하는 데에 사용될 수 있고(블록 250); 추출 수집 요소(152)는 유기 페이즈 추출을 수집하는 데에 사용될 수 있고(블록 252); 건조 요소(154)는 물을 제거하기 위하여 콤플렉스(143)를 건조하는 데에 사용될 수 있고(블록 254); 사후-추출 여과 요소(156)는 추출된 콤플렉스(143)를 필터링하는 데에 사용될 수 있고(블록 256); 리튬 염 리액터(158)는 콤플렉스(143)로부터 리튬 염(159)을 형성하는 데에 사용될 수 있고(블록 258); 용제 제거 요소(160)는 리튬이온(112)으로부터 용제(141)를 제거하는 데에 사용될 수 있고(블록 260); 최후 세척 요소(162)는 추출될 리튬이온(112)을 세척하는 데에 사용될 수 있고(블록 262); 정제 요소(164)는 리튬이온(112)을 정제하는 데에 사용될 수 있고(블록 264); 그리고 리튬이온 수집 요소는 리튬이온(112)을 수집하는 데에 사용될 수 있다(블록 266).
도 2b의 리튬이온 회수 프로세스(200b)는 도 2a의 개별 프로세스들 간의 관계를 나타내는 흐름도이다. 리튬이온 회수 프로세스(200b)는 다음의 프로세스, 동작, 기능 및/또는 단계들을 포함할 수 있다. 즉, 리튬이온을 가지는 제조물품의 제공(블록 214)이 시작 프로세스일 수 있으며, 전기 에너지의 제거(블록 220)가 제공된 제조물품 또는 리튬이온을 포함하는 제조물품의 개별 물질 상에서 선택적으로 수행될 수 있고; 제조물품/리튬이온의 냉각(블록 222)이 제조물품에 대한 임의의 선택적 물리적 파괴 이전에 수행될 수 있고; 제조물품의 세척(블록 224)이 제조물품의 물리적 파괴 이전에 선택적으로 수행될 수 있고; 제조물품의 분해(블록 226)가 추출을 위해 거친 리튬이온 조성물을 제공하기 위하여 선택적으로 수행될 수 있고; 제조물품의 저하(블록 228)가 추출을 위해 거친 리튬이온 조성물을 제공하기 위하여 선택적으로 수행될 수 있고; 제조물품의 해체(블록 230)가 거친 리튬이온 조성물을 제공하기 위하여 선택적으로 수행될 수 있고; 제조물품/리튬이온의 시프팅(블록 232)이 추출을 위한 거친 리튬이온 조성물을 형성하기 위하여 큰 입자 또는 고체를 제거하기 위하여 선택적으로 수행될 수 있고; 폐기물의 수집(블록 234)은 제조물품으로부터 폐기 물질을 폐기하기 위하여 임의의 사전-추출 공정 이후에 수행될 수 있고; 재활용 물질의 수집(블록 236)은 제조물품으로부터 임의의 재활용 가능한 물질을 재활용하기 위하여 임의의 사전-추출 공정 이후에 수행될 수 있고; 환상 실록산(블록 238)의 제공은 콤플렉스를 형성하기 위하여 리튬이온을 위한 고정제(sequestration agent)를 제공하기 위하여 수행될 수 있고; 용제의 제공(블록 240)은 리튬이온으로 형성된 콤플렉스 및 환상 실록산을 위한 용제를 제공하기 위하여 선택적으로 수행될 수 있고; 콤플렉스의 형성(블록 242)은 액체-액체 추출을 위해 유기 페이즈로 우선적으로 파티셔닝(partitioning)되는 추출 가능한 콤플렉스를 제공하기 위하여 수행될 수 있으며, 또한 임의의 전술한 프로세스 이후에 수행될 수 있고; 거친 리튬이온의 세척(블록 244)은 리튬이온으로부터 잔여물을 제거하기 위하여 콤플렉스의 형성 이전 혹은 이후에 그리고 임의의 사전-추출 프로세스 이후에 수행될 수 있고; 거친 리튬이온의 필터링(사전-추출)(블록 246)은 거친 리튬이온으로부터 잔여물을 제거하기 위하여 거친 리튬이온의 세척 이후에 수행될 수 있고; 콤플렉스의 추출(블록 248)은 콤플렉스의 형성 이후에 수행될 수 있고; 비혼합형 액체의 분리(블록 250)는 콤플렉스가 유기 페이즈로 추출된 이후에 수행될 수 있고; 추출의 수집(블록 252)은 수분 페이즈로부터 유기 페이즈가 분리된 이후에 수행될 수 있고; 콤플렉스의 건조(블록 254)는 콤플렉스를 가지는 유기 페이즈가 수분 페이즈로부터 분리 후에 수집된 다음에 수행될 수 있고; 추출된 리튬이온 콤플렉스의 필터링(블록 256)은 임의의 폐기물-흡수 입자 또는 고체를 제거하기 위하여 분리된 유기 페이즈를 건조시킨 다음에 수행될 수 있고; 리튬 염의 형성(블록 258)은 환상 실록산으로부터 리튬이온 카운터 이온(counter ion)을 임의의 다른 카운터 이온(예컨대, 탄산염 카운터 이온)으로 변화시키기 위하여 수행될 수 있고; 용제의 제거(블록 260)는 콤플렉스의 건조 및 필터링 이후에 리튬이온으로부터 유기 용제를 제거하기 위하여 수행될 수 있고; 추출된 리튬이온의 세척(블록 262)은 리튬이온을 더 정제하기 위하여 용제의 제거(블록 260)와 연관되어 수행될 수 있고; 리튬이온의 정제(블록 264)는 증류(distillation)와 같이 리튬이온의 순도를 증가시키기 위하여 수행될 수 있고; 리튬이온의 수집(블록 266)은 리튬이온이 제품으로 충분할 때에 프로세스(200b)의 어느 시점에서도 수행될 수 있다. 예컨대, 프로세스(200b)는 흐름도에 나타낸 바와 같이 수행될 수 있다. 흐름도에서, 점선 블록은 개별적, 순차적 또는 조합적으로 수행될 수 있는 교체 가능한 프로세스를 나타낸다. 양방향 화살표는 프로세스(200b) 내에서 여러 간격으로 수행될 수 있는 선택적 프로세스를 나타낸다.
도 2c의 리튬이온 회수 프로세스(200c)는 다음의 프로세스, 동작, 기능 및/또는 단계들을 포함한다. 즉, 거친 리튬이온 조성물의 제공(블록 215); 환상 실록산의 제공(블록 238); 용제의 제공(블록 240); 거친 리튬이온(crude Li-ion)의 세척(블록 244); 거친 리튬이온의 필터링(사전-추출)(블록 246); 콤플렉스의 형성(블록 242); 콤플렉스의 추출(블록 248); 비혼합형 액체의 분리(블록 250); 추출의 수집(블록 252); 콤플렉스의 건조(블록 254); 추출된 리튬이온 콤플렉스의 필터링(블록 256); 리튬 염의 형성(블록 258); 용제의 제거(블록 260); 추출된 리튬이온의 세척(블록 262); 리튬이온의 정제(블록 264); 및 리튬이온의 수집(블록 266)이다. 이 프로세스(200c)에서, 사전-추출 프로세스들은 생략되었는데, 리튬이온이 거친 리튬이온 조성물로 제공되기 때문으로 거친 리튬이온 조성물은 이를 선택적으로 세척(블록 244) 및 필터링(블록 246) 이후에 추출하는 데 충분하다. 이들 프로세스들은 도 1a 및 2a에 관하여 설명된 요소들로 수행될 수 있다. 프로세스의 순서는 흐름도에 도시된 바와 거의 같을 수 있으며, 여기서 화살표는 프로세스의 순서를 나타낸다.
추가적으로, 도 2c는 리튬이온 회수 프로세스(200c)가 거친 리튬이온 조성물의 제공(블록 215) 이후에 여러 대안을 가짐을 보여준다. 에컨대, 거친 리튬이온 조성물이 제공된 후에, 이 거친 리튬이온 조성물은 물로 세척될 수 있고(블록 244), 그 다음 추출 전에 거친 리튬이온의 필터링(246)이 수행될 수 있다. 다른 대안으로, 거친 리튬이온 조성물이 필터링에 충분하거나 수분 조성물로 제공되는 경우에 세척 프로세스(블록 244)가 생략될 수 있다. 또 다른 대안으로, 거친 리튬이온 조성물은 용제와 함께 또는 없이 환상 실록산(블록 238)과 결합되어 콤플렉스를 형성(블록 242)할 수 있다. 또한, 블록 240으로 나타낸 바와 같이 용제가 하나 이상의 여러 간격에서 제공될 수 있다. 그러나, 환상 실록산은 단독 용제로서 제공될 수 있다.
도 2d의 리튬이온 회수 프로세스(200d)는 다음의 프로세스, 동작, 기능 및/또는 단계를 포함한다. 즉, 거친 리튬이온 조성물의 제공(블록 215); 콤플렉스의 형성(블록 242); 콤플렉스의 추출(블록 248); 비혼합형 액체의 분리(수분 페이즈에 추가 추출(블록 248)이 수행됨)(블록 250); 추출의 수집(블록 252); 콤플렉스의 건조(블록 254); (선택적으로) 추출된 리튬이온의 세척(블록 262); (선택적으로) 리튬이온의 정제(블록 264); 및 리튬이온의 수집(블록 266)이다. 이 리튬이온 추출 프로세스(200d)는 유용한 리튬이온 제품을 제공하기 위하여 여러 경우에 적합할 수 있다.
일부 실시예들에서, 리튬이온을 회수하는 방법은, 추출될 리튬이온을 가지는 조성물의 제공; 리튬이온으로부터 물질들을 제거; 하나 이상의 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스(complex)를 형성하기 위하여 상기 리튬이온에 하나 이상의 실록산을 도입(introducing); 하나 이상의 액체-액체 추출 단계에 의해 상기 하나 이상의 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스를 추출; 수분 페이즈(aqueous phase)로부터 상기 환상 실록산-리튬이온 콤플렉스를 가지는 유기 페이즈를 분리(separating); 상기 유기 페이즈로부터 물을 제거; 여과된 액체를 얻기 위하여 상기 유기 페이즈를 필터링; 상기 여과된 액체로부터 하나 이상의 리튬이온을 획득하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 조성물은 제조물품이다. 다른 실시예에서, 상기 조성물은 원광(raw ore)을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 조성물은 제조물품으로부터 유도된다. 예컨대, 상기 조성물은 리튬이온 배터리로부터의 것일 수 있다.
일부 측면에서, 리튬이온으로부터 물질들을 제거하는 것은 리튬이온을 가지는 제조물품으로부터 물질들을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 리튬이온으로부터 물질들을 제거하는 것은 리튬이온을 가지는 조성물로부터 물질들을 제거하는 것을 포함한다. 추출 이전에, 상기 방법은 추출될 리튬이온으로부터 여러 물질들, 예컨대 비리튬(non-lithium) 금속, 폴리머, 세라믹 또는 이들의 조합과 같은 것들의 제거를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 조성물로부터 리튬 이온을 회수하기 위한 시스템은, 상기 시스템이 상기 조성물로부터 리튬 이온의 회수를 가능하게 하도록 구성된 컨트롤러; 하나 이상의 환상 실록산을 포함하는 환상 실록산 저장소; 상기 환상 실록산 저장소에 동작 가능하게 결합되어 이로부터 하나 이상의 환상 실록산을 받아 들이고 상기 컨트롤러에 동작 가능하게 결합되어 이로부터 명령을 수신할 수 있으며, 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스를 형성하도록 조정된 콤플렉스 리액터(complex reactor); 상기 콤플렉스 리액터에 동작 가능하게 결합되어 이로부터 상기 환상 실록산 리튬 이온 콤플렉스를 받을 수 있고 상기 컨트롤러에 동작 가능하게 결합되어 이로부터 명령을 수신할 수 있으며, 환상 실록산-리튬 이온을 추출하도록 적응된 추출기 요소(extractor component)를 포함할 수 있다. 여기에 기재된 다른 요소들 또한 상기 시스템에 포함될 수 있으며, 리튬이온 회수를 용이하게 하기 위하여 상기 컨트롤러뿐만 아니라 각각 서로 동작 가능하게 결합될 수 있다. 당업자라면 여기에 개시된 프로세스들 및 방법들에 있어서, 프로세스들 및 방법들에서 수행되는 기능이 상이한 순서로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 설명된 단계 및 동작들은 예시로서 제공되며, 본 개시의 핵심에서 벗어남이 없이, 일부 단계 및 동작들은 선택적이거나, 더 적은 단계 및 동작들로 병합되거나, 또는 추가 단계 및 동작들로 확장될 수 있다.
본 개시는 다양한 태양의 실시예로서 의도된 본 출원에 기술된 특정 실시예에 제한되지 않을 것이다. 당업자에게 명백할 바와 같이, 많은 수정과 변형이 그 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. 여기에 열거된 것들에 더하여, 본 개시의 범위 안에서 기능적으로 균등한 방법과 장치가 위의 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 수정과 변형은 첨부된 청구항의 범위에 들어가도록 의도된 것이다. 본 개시는 첨부된 청구항의 용어에 의해서만, 그러한 청구항에 부여된 균등물의 전 범위와 함께, 제한될 것이다. 본 개시가 물론 다양할 수 있는 특정 방법, 시약, 합성 구성 또는 처리 시스템에 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 또한, 여기에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 기술하기 위한 목적이고, 제한하는 것으로 의도되지 않음이 이해될 것이다.
예시적인 실시예에서, 여기에서 기술된 임의의 동작, 처리, 방법 또는 다른 이벤트는 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 컴퓨터-판독가능 명령어로서 구현될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 명령어는 컴퓨터, 모바일 유닛, 네트워크 요소, 및/또는 임의의 다른 컴퓨팅 장치의 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
시스템의 하드웨어와 소프트웨어 구현 사이에는 구별이 거의 없다. 하드웨어 또는 소프트웨어의 사용은 일반적으로 (그러나 어떤 맥락에서 하드웨어 및 소프트웨어 사이의 선택이 중요하게 될 수 있다는 점에서 항상 그런 것은 아니지만) 비용 대비 효율의 트레이드오프(tradeoff)를 나타내는 설계상 선택(design choice)이다. 여기에서 기술된 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술들이 영향 받을 수 있는 다양한 수단(vehicles)(예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어)이 있으며, 선호되는 수단은 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 사용되는 맥락(context)에 따라 변경될 것이다. 예를 들어, 만약 구현자가 속도 및 정확도가 중요하다고 결정하면, 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어(firmware) 수단을 선택할 수 있고, 만약 유연성이 중요하다면, 구현자는 주로 소프트웨어 구현을 선택할 수 있으며, 또는, 또 다른 대안으로서, 구현자는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어 중 일부 조합을 선택할 수 있다.
전술한 상세한 설명은 블록도, 흐름도, 및/또는 예시의 사용을 통해 장치, 시스템 및/또는 프로세스의 다양한 실시예를 설명하였다. 그러한 블록도, 흐름도, 및/또는 예시가 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 한, 당업자라면 그러한 블록도, 흐름도, 또는 예시 내의 각각의 기능 및/또는 동작은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 실질적으로 그들 임의의 조합의 넓은 범위에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전술한 상세한 설명은 블록도, 흐름도, 및/또는 예시의 사용을 통해 장치 및/또는 프로세스의 다양한 실시예를 설명하였다. 그러한 블록도, 흐름도, 및/또는 예시가 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 한, 당업자라면 그러한 블록도, 흐름도, 또는 예시 내의 각각의 기능 및/또는 동작은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 실질적으로 그들 임의의 조합의 넓은 범위에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 여기에서 기술된 대상의 몇몇 부분은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), DSP(Digital Signal Processor) 또는 다른 집적의 형태를 통해 구현될 수 있다. 그러나, 당업자라면, 여기에서 개시된 다양한 실시예가, 하나 이상의 컴퓨터 상에 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 시스템 상에 실행되는 하나 이상의 프로그램), 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램(예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램), 펌웨어 또는 실질적으로 그들의 조합으로서, 전체적으로 또는 부분적으로 균등하게 집적 회로에 구현될 수 있다는 알 수 있으며, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 위한 코드의 작성 및/또는 회로의 설계는 본 개시에 비추어 당업자에게 자명할 것이다. 또한, 당업자라면, 여기에서 기술된 대상의 수단(mechanism)들이 다양한 형태의 프로그램 제품으로 분포될 수 있음을 이해할 것이며, 여기에서 기술된 대상의 실시예는, 분배를 실제로 수행하는데 사용되는 신호 베어링 매체(signal bearing medium)의 특정 유형과 무관하게 적용됨을 이해할 것이다. 신호 베어링 매체의 예시는, 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, CD, DVD, 디지털 테이프, 컴퓨터 메모리 등과 같은 판독가능 유형의 매체 및 디지털 및/또는 아날로그 통신 매체(예를 들어, 섬유 광학 케이블, 웨이브가이드, 유선 통신 링크, 무선 통신 링크 등)와 같은 전송 유형 매체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
당업자라면, 여기서 설명된 형식으로 장치 및/또는 프로세스를 기술하고, 이후, 공학 실무를 사용하여 그러한 기술된 장치 및/또는 방법을 데이터 처리 시스템에 통합한다는 것은 당해 분야에서는 일반적이란 것을 인식할 것이다. 즉, 여기서 기술된 장치 및/또는 방법의 적어도 일부는 합당한 실험 량을 통해 데이터 처리 시스템에 통합될 수 있다. 당업자라면, 전형적인 데이터 처리 시스템은 일반적으로 시스템 유닛 하우징, 비디오 디스플레이 장치, 휘발성 및 비휘발성 메모리 같은 메모리, 마이크로프로세서 및 디지털 신호 프로세서와 같은 프로세서, 운영 체제, 드라이버, 그래픽 사용자 인터페이스 및 애플리케이션 프로그램과 같은 컴퓨터 엔티티(computational entities), 터치 패드 또는 스크린 같은 하나 이상의 상호작용 장치, 및/또는 피드백 루프 및 제어 모터(예를 들면, 위치 및/또는 속도를 감지하기 위한 피드백; 컴포넌트 및/또는 양(quantities)을 이동하고 및/또는 조정하기 위한 제어 모터)를 포함하는 제어 시스템 중 하나 이상을 일반적으로 포함한다는 것을 인식할 것이다. 전형적인 데이터 처리 시스템은 데이터 컴퓨팅/통신 및/또는 네트워크 컴퓨팅/통신 시스템에서 일반적으로 발견되는 바와 같은 임의의 적절한 상업적으로 이용 가능한 컴포넌트를 이용하여 구현될 수 있다.
여기에서 기술된 대상은 때때로 상이한 다른 컴포넌트 또는 구성요소 내에 포함되거나 접속된 상이한 컴포넌트 또는 구성요소를 도시한다. 도시된 그러한 아키텍처는 단순히 예시적인 것이고, 사실상 동일한 기능을 달성하는 다른 많은 아키텍처가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적으로, 동일한 기능을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배치는 원하는 기능이 달성되도록 유효하게 "연관"된다. 이에 따라, 특정 기능을 달성하기 위해 여기서 결합된 임의의 두 개의 컴포넌트는, 아키텍처 또는 중간 컴포넌트와는 무관하게, 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관"된 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 연관된 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "동작적으로 접속"되거나 또는 "동작적으로 연결"되는 것으로 간주될 수 있고, 그와 같이 연관될 수 있는 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "동작적으로 연결가능"한 것으로 볼 수 있다. 동작적으로 연결가능하다는 것의 특정예는 물리적으로 양립가능(mateable)하고 및/또는 물리적으로 인터액팅하는 컴포넌트 및/또는 무선으로 인터액팅이 가능하고 및/또는 무선으로 인터액팅하는 컴포넌트 및/또는 논리적으로 인터액팅하고 및/또는 논리적으로 인터액팅이 가능한 컴포넌트를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1a 및 1b는 점선 박스 118로 표현된 네트워크 내에서 함께 동작 가능하게 결합되는 개별 요소들을 가지는 시스템(일반적으로 도면 부호 100)을 도시한 도면이다. 네트워크(118) 및 그 개별 요소들은 컨트롤러(116)에 의해 제어된다. 점선 박스는 또한 개별 요소들이 동작 가능하게 결합되어 하나의 요소에서 처리된 물질이 임의의 다른 적절한 요소로 전송될 수 있음을 나타낸다. 예컨대, 여러 요소들 사이에 배관이 연결되어 액체 또는 흐를 수 있는 물질이, 예컨대 추출기 요소(148) 및 분리기 요소(150) 사이에서 전달될 수 있다. 다른 실시예에서, 전기 에너지 요소(120)를 냉각 요소(122)에 동작 가능하게 결합시키기 위하여 컨베이어 벨트 또는 다른 고체 물질 추진 수단이 이용될 수 있다. 가능한 동작 가능한 결합의 수는 상당히 많으며, 점선 박스로 표현함으로써 임의의 요소들이, 예컨대 물리적, 전기적 또는 무선 결합과 같이 동작 가능하게 결합될 수 있음을 용이하게 나타낼 수 있다.
도 3은 도 1a-1b에서 도시된 것과 같은, 제조 물품 또는 거친 리튬이온 조성물로부터 리튬이온을 회수하기 위한 프로세스 중 임의의 것을 위해, 여기에서 기술된 시스템과 함께 동작하기 위해 여기에서 기술된 실시예 중 적어도 하나에 따라 배열되는 컴퓨팅 장치(300)의 실시예의 개략도이다. 컴퓨팅 장치(300)는 여기에서 기술된 적어도 일부 실시예에 따르는 요소, 네트워크 및/또는 시스템 중 임의의 것과 동작적으로 결합 또는 배열될 수 있다. 매우 기본적인 구성(302)에서, 컴퓨팅 장치(300)는 일반적으로 하나 이상의 프로세서(304) 및 시스템 메모리(306)를 포함한다. 메모리 버스(308)가 프로세서(304)와 시스템 메모리(306) 사이의 통신을 위해 사용될 수 있다.
요구되는 구성에 따라, 프로세서(304)는 마이크로프로세서(μP), 마이크로컨트롤러(μC), 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 그 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 프로세서(304)는 레벨 1 캐시(310) 및 레벨 2 캐시(312)와 같은 하나 이상의 레벨의 캐싱, 프로세서 코어(314) 및 레지스터(316)를 포함할 수 있다. 예시적인 프로세서 코어(314)는 ALU(arithmetic logic unit), FPU(floating point unit), DSP 코어(digital signal processing core), 또는 그 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 메모리 컨트롤러(318)는 또한 프로세서(304)와 사용될 수 있거나, 또는 몇몇 구현예에서, 메모리 컨트롤러(318)는 프로세서(304)의 내부 부품일 수 있다.
요구되는 구성에 따라, 시스템 메모리(306)는 (RAM과 같은) 휘발성 메모리, (ROM, 플래시 메모리 등과 같은) 비휘발성 메모리, 또는 그 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는 임의의 유형일 수 있다. 시스템 메모리(306)는 운영 체제(320), 하나 이상의 애플리케이션(322)(예컨대, 소프트웨어 프로그램), 및 프로그램 데이터(324)를 포함할 수 있다. 애플리케이션(322)은, 도 2a-2d의 프로세스(200a-200d)에 관해 기술된 것을 포함하는 여기에서 기술된 기능을 수행하기 위해 배열된 리튬이온 회수 애플리케이션(326)을 포함할 수 있다. 프로그램 데이터(324)는, 정제 요소(164)의 분석 유닛에 의해 제공되는 리튬이온의 순도를 분석하는 데에 유용할 수 있는 리튬이온 회수 정보(328)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 애플리케이션(322)은 운영 체제(320) 상에서 프로그램 데이터(324)와 동작하도록 배열될 수 있다. 이러한 기술된 기본 구성(302)은 점선 내부에 컴포넌트에 의해 도 3에 도시된다.
컴퓨팅 장치(300)는 추가적인 특징 또는 기능, 및 기본 구성(302)과 임의의 요구되는 장치와 인터페이스 간 통신을 용이하게 하기 위한 추가적인 인터페이스를 가질 수 있다. 예를 들면, 버스/인터페이스 컨트롤러(330)는 저장 인터페이스 버스(334)를 통한 기본 구성(302)과 하나 이상의 데이터 저장 장치(332) 간의 통신을 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 데이터 저장 장치(332)는 분리형 저장 장치(336), 비분리형 저장 장치(338), 또는 그들의 조합일 수 있다. 분리형 저장 장치 및 비분리형 저장 장치의 예로는, 몇 가지 말하자면, 플렉서블 디스크 드라이브 및 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 자기 디스크 장치, 컴팩트 디스크(CD) 드라이브 또는 디지털 다기능 디스크(DVD) 드라이브와 같은 광 디스크 드라이브, 고체 상태 드라이브(solid state drive; SSD), 및 테이프 드라이브가 포함된다. 예시적인 컴퓨터 저장 매체는, 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 다른 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성의, 분리형 및 비분리형 매체를 포함할 수 있다.
시스템 메모리(306), 분리형 저장 장치(336) 및 비분리형 저장 장치(338)는 컴퓨터 저장 매체의 예이다. 컴퓨터 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, CD-ROM, 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 다른 광학 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 원하는 정보를 저장하는데 사용될 수 있고 컴퓨팅 장치(300)에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러한 임의의 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨팅의 일부일 수 있다.
컴퓨팅 장치(300)는 버스/인터페이스 컨트롤러(330)를 통한 다양한 인터페이스 장치(예를 들면, 출력 장치(342), 주변 인터페이스(344) 및 통신 장치(346))로부터 기본 구성(302)으로의 통신을 용이하게 하기 위한 인터페이스 버스(340)도 포함할 수 있다. 예시적인 출력 장치(342)는 그래픽 처리 유닛(348) 및 오디오 처리 유닛(350)을 포함하며, 이는 하나 이상의 A/V 포트(352)를 통해 디스플레이 또는 스피커와 같은 다양한 외부 장치로 통신하도록 구성될 수 있다. 예시적인 주변 인터페이스(344)는 직렬 인터페이스 컨트롤러(354) 또는 병렬 인터페이스 컨트롤러(356)를 포함하며, 이는 하나 이상의 I/O 포트(358)를 통해 입력 장치(예를 들면, 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 장치, 터치 입력 장치 등) 또는 다른 주변 장치(예를 들면, 프린터, 스캐너 등)와 같은 외부 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 예시적인 통신 장치(346)는 네트워크 컨트롤러(360)를 포함하며, 이는 하나 이상의 통신 포트를 통해 네트워크 통신 링크(예컨대, 네트워크(118))상에서의 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치(362)와의 통신을 용이하게 하도록 배치될 수 있다.
네트워크 통신 링크는 통신 매체의 일 예시일 수 있다. 통신 매체는 일반적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파 또는 다른 전송 메커니즘 같은 변조된 데이터 신호 내의 다른 데이터에 의해 구현될 수 있고, 임의의 정보 전달 매체를 포함할 수 있다. "변조된 데이터 신호"는 신호 내에 정보를 인코딩하기 위한 방식으로 설정되거나 변경된 특성 중 하나 이상을 갖는 신호일 수 있다. 제한적인지 않은 예로서, 통신 매체는 유선 네트워크 또는 직접 유선 접속과 같은 유선 매체, 및 음파, 무선 주파수(RF), 마이크로웨이브, 적외선(IR) 및 다른 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함할 수 있다. 여기서 사용되는 컴퓨터 판독가능 매체라는 용어는 저장 매체 및 통신 매체 둘 다를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 장치(300)는, 휴대 전화, PDA(personal data assistant), 개인용 미디어 플레이어 장치, 무선 웹-워치(web-watch) 장치, 개인용 헤드셋 장치, 특수 용도 장치, 또는 위 기능 중 임의의 것을 포함하는 하이브리드 장치 같은 소형 폼 팩터(small-form factor)의 휴대용(또는 모바일) 전자 장치의 일부로서 구현될 수 있다. 컴퓨팅 장치(300)는 또한 랩톱 컴퓨터 및 랩톱이 아닌 컴퓨터 구성을 모두 포함하는 개인용 컴퓨터로서 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 리튬이온 회수 구성물은 하나 이상의 거친 리튬이온 및 하나 이상의 환상 실록산을 포함할 수 있다. 거친 리튬이온 조성물의 리튬이온은 거친 리튬이온으로 간주된다. 리튬이온 회수 조성물은 거친 리튬이온 조성물이 획득되는 곳의 분리된 조성물 또는 AOM으로부터 하나 이상의 물질을 가질 수 있다. 일부 예시에서, 조성물은 양친매성 크라운 에테르가 결여된다. 일부 예시에서, 환상 실록산은 링으로 된 3 이상의 실리콘 원자, 링으로 된 4 이상의 실리콘 원자, 링으로 된 5 이상의 실리콘 원자, 링으로 된 6 이상의 실리콘 원자, 또는 링으로 된 7 이상의 실리콘 원자를 포함할 수 있다. 이론적으로, 링은 링으로 된 약 또는 최고 40-45의 실리콘 원자를 포함할 수 있고, 10 이상의 실리콘 원자 중 큰 링은 2 이상의 리튬이온과 콤플렉스일 수 있다. 환상 실록산의 예시는 링으로 된 5 내지 7의 실리콘 원자를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 환상 실록산은 환상 알킬 실록산을 포함할 수 있다. 환상 알킬 실록산은 실리콘 원자로 복합된 하나 이상의 치환 또는 비치환 알킬 그룹을 포함할 수 있다. 치환 또는 비치환 알킬 그룹은 각각의 실리콘 원자로 복합된 두 알킬 그룹을 포함할 수 있다. 일부 예시에서 두 알킬 그룹 중 적어도 하나는 디메틸 그룹 또는 그의 유도체를 포함할 수 있다. 메틸 그룹의 유도체는 치환 또는 비치환 알킬 그룹 또는 여기에서 기술된 다른 치환기와 같은 치환기로 치환되는 수소 원자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 리튬 회수 조성물은 유기 용제를 포함할 수 있다. 유기 용제는 톨루엔, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 헥산, 페트롤 에테르, 시트러스 테르펜, 알코올, 에탄올, 펜탄, 벤젠, 디옥산, 클로로폼, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란, 디메틸포롬아마이드, 아세토니트릴, 디메틸, 술폭시드, 포믹산, 부탄올, 이소프로판올, 메탄올, 또는 적절한 용제 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 리튬 회수 조성물은 물을 포함할 수 있다. 물은 유기 용제와 대략 1:1의 비율 또는 약 1:10 내지 10:1의 범위일 수 있다.
환상 실록산은 다양한 실시예를 가질 수 있고, 여기에서 기술된 실시예의 유도체를 포함할 수 있다. 일부 예시는, 의사 크라운 에테르로 지칭될 수 있는 환상 디메틸 실록산과 같은 환상 알킬 실록산을 포함한다. 환상 디메틸 실록산은 Dn(예컨대, Dn = (Me2SiO)n, 여기에서 n = 1-45)에 의해 표현될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, "ME"가 화학적 이름과 연결하여 사용되는 경우, 공식 또는 구조는 메틸(예컨대, -CH3) 또는 메틸렌(예컨대, -CH-2-) 말단과 같은, 메틸 그룹으로 지칭되는 것으로 의미된다. 특정 환상 알킬 실록산-리튬 콤플렉스는 Li(Me2)SiO)5, Li(Me2)SiO)5[Al{OC(CF3)3}4] (예컨대, LiD5[AlF]), Li(Me2)SiO)6, Li(Me2)SiO)6[Al{OC(CF3)3}4] (예컨대, LiD6[AlF]), Li(Me2)SiO)6[Al{OC(CF3)2Ph}4] (예컨대, LiD6[AlPhF]), 또는 다른 것을 제한 없이 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, "Ph"가 화학적 이름과 연결하여 사용되는 경우, 공식 또는 구조는 말단 페닐 그룹(예컨대, C6H5) 또는 사슬 내의 페닐 그룹(예컨대, C6H4)과 같은 페닐 그룹으로 지칭되는 것의 의미되고, R이 분자 사슬의 일부를 포함하는 임의의 치환기이고, n이 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이인 치환된 페닐 그룹(예컨대, C6H6 - nRn)일 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, "[AlF]"는 "[Al{OC(CF3)3}4]"이다. 여기에서 사용된 바와 같이, "[AlPhF]"는 "[Al{OC(CF3)2Ph}4]"이다.
환상 실록산-리튬 콤플렉스는 카운터 이온을 또한 포함할 수 있다. 카운터 이온은 환상 실록산과 리튬이온 사시의 잠재적인 결합을 조절하기 위해(예컨대, 증가 또는 감소) 선택될 수 있다. 예를 들어, 카운터 이온은 Al{OC(CF3)3}4, Al{OC(CF3)2Ph}4, 탄산염 또는 다른 것일 수 있다. Cl-, Br-, I-, (SO4)2-, NO3 - 및 (PO4)3-과 같은 무기 음이온 및 카르복시기 음이온과 같은 유기 음이온은 카운터 이온의 예시이다.
환상 실록산은 환상 실록산-리튬 콤플렉스를 형성하기 위해 리튬이온과의 콤플렉스를 형성할 수 있다. 환상 실록산-리튬 콤플렉스에 관련된 추가적인 정보는 특정 참조에 의해 여기에서 포함되는, A 데켄 등의 "의사 크라운 에테르로서 환상 디메틸 실록산: Li(Me2)SiO)5[Al{OC(CF3)3}4], Li(Me2)SiO)6[Al{OC(CF3)3}4], 및 Li(Me2)SiO)6[Al{OC(CF3)2Ph}4]의 특징 및 합성" Angew. Chem . Int . Ed . (2006) 45, 2773-2777에서 찾을 수 있다.
도 4는 환상 Si5O5 실록산-리튬 콤플렉스, Li(Me2)SiO)5의 실시예의 화학 구조의 도시이고, 큰 열린 원은 Si이고, 사분면의 왼쪽 아래가 채워진 십자를 그은 원은 O이고, 십자를 그은 열린 원은 C이고, 작은 열린 원은 H이다.
도 5는 환상 Si5O6 실록산-리튬 콤플렉스, Li(Me2)SiO)6의 실시예의 화학 구조의 도시이고, 큰 열린 원은 Si이고, 사분면의 왼쪽 아래가 채워진 십자를 그은 원은 O이고, 십자를 그은 열린 원은 C이고, 작은 열린 원은 H이다.
환상 실록산은 여기에서 기술되는 실시예의 유도체로서 제공될 수 있다. 이와 같이, 환상 실록산은 치환기와 치환되는 하나 이상의 수소 원자를 포함할 수 있다. 치환기는 할로겐, 히드록실기, 알콕시, 선형 지방족, 가지가 있는 지방족, 환상 지방족, 치환 지방족, 비치환 지방족, 포화 지방, 불포화 지방, 방향족, 폴리방향족, 치환 방향족, 헤테로-지방족, 제1기 아민, 제2기 아민, 제3기 아민, 지방족 아민, 카르보닐기, 카르복실기, 아마이드, 에스테르, 아미노 산, 펩타이드, 폴리펩타이드 또는 그들의 조합 중 하나 이상을 포함하도록 각각 선택될 수 있다. 치환기의 예시는 C1 -C24 알킬, C2 -C24 알케닐, C2 -C24 알키닐, C5 -C20 아릴, C6 -C24 알카릴, C6 -C24 아랄킬, 할로, 히드록시길, 메르캅트기, C1 -C24 알콕시, C2 -C24 알케닐록시, C2 -C24 알키닐록시, C5 -C20 아릴록시, (C2 -C24 알킬카르복시닐(-CO-알킬) 및 C6 -C20 아릴카르복시닐(-CO-아릴)을 포함하는) 아크릴, 아실옥시 (-CO-아실), C2 -C24 알콕시카르보닐(-(CO)-O-알킬), C6 -C20 아릴록시카르보닐(-O-(CO)-O-아릴), 할로카르보닐(-CO)-X 여기서 X는 할로), C2 -C24 알킬카르보나토(-O-(CO)-O-알킬), C6 -C20 아릴카르보나토(-O-(CO)-O-아릴), 카르복시(-COOH), 카르복실라토(-COO-), 카르바모일(-(CO)-NH2), 모노-(C1 -C24-알킬)-치환된 카르바모일(-(CO)-NH(C1 -C24-알-킬)), 디-(C1 -C24알킬)-치환된 카르바모일(-(CO)-N(C1 -C24알킬)2), 모노-치환된 아릴카르바모일(-(CO)-NH-아릴), 티오카르바모일(-(CS)-NH2), 카르바미도(-NH-(CO)-NH2), 시아노(-C≡N), 이소시아노(-N ≡C - ), 시아나토(-O-C≡N), 이소시아나토(-O-N+ ≡C-), 이소티오시아나토(-S-C≡N), 아지도(-N=N+ =N-), 포르밀(-(CO)-H), 티오포르밀-(CS)-H), 아미노(-NH 2), 모노- 및 디-(C1 -C24알킬)-치환된 아미노, 모노- 및 디-(C5 -C20아릴)-치환된 아미노, C2-C24알킬아미도(-NH-(CO)-알킬), C6-C20아릴아미도(-NH-(CO)-아릴), 이미노(-CR=NH, 여기서 R= 수소, C1 -C24알킬, C5 -C20아릴, C6 -C24알카릴, C6-C24아랄킬, 등), 알킬이미노(-CR=N(알킬), 여기서 R=수소, 알킬, 아릴, 알카릴, 아랄킬 등), 아릴이미노(-CR=N(아릴), R=수소, 알킬, 아릴, 알카릴 등), 니트로(-NO2), 니트로소(-NO), 술포(-SO2-OH), 술포나토(-S2-O-), C1 -C24알킬술파닐(-S-알킬; 또한 "알킬리티오"로 지칭됨), 아릴술파닐(-S-아릴; 또한 "아릴티오"로 지칭됨), C1 -C24 알킬술파닐(-(SO)-알킬), C5-C20아릴술파닐(-(SO)-아릴), C1 -C24알킬술파닐(-SO2-알킬), C5-C20 아릴술파닐(-SO2-아릴), 포스포노(-P(O)(OH)2), 포스포나토(-P(O)(O-)2 ), 포스피나토(-P(O)(O-)), 포스포(-PO2), 포스피노(-PH2), 그들의 유도체 및 그들의 조합의 그룹으로부터 선택될 수 있다.
여기에서 사용되는 용어 "알킬"또는 "지방족"은, 환상 펜틸, 환상 헥실등과 같은 환상 알킬 그룹뿐만 아니라, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, 옥틸, 데 등과 같은 1에서 약 24 탄소 원자를 반드시 포함하지 않아도 가지가 있거나 가지가 없는 포화 탄화수소 그룹을 전형적으로 포함하는 치환기를 지칭한다. 일반적으로, 반드시 그러하지 않아도, 알킬 그룹은 여기에서 1 내지 약 18 탄소 원자 또는 1 내지 약 12 탄소 원자를 포함한다. 용어 "낮은 알킬"은 1 내지 6 탄소 원자의 알킬 그룹을 의도한 것이다. " C 1 -C 6 알킬" 또는 "낮은 알킬"으로 확인되는 치환기는 1 내지 3 탄소 원자를 포함하고, 그러한 치환기는 1 또는 3 탄소 원자(예컨대, 메티 및 에틸)을 포함한다. "치환된 알킬"은 하나 이상의 치환기 그룹으로 치환된 알킬을 지칭하고, 용어 "헤테로원자 포함 알킬" 및 "헤테로알킬"은 아래에서 더 상세하게 기술되는 바와 갈이, 적어도 하나의 탄소 원자가 헤테로원자로 치환된 알킬을 지칭한다. 달리 지시되지 않으면, 용어 "알킬" 및 "낮은 알킬"은 선형, 가지가 있는, 환상, 비치환, 치환 밈/또는 헤테로원자 포함 알킬 또는 낮은 알킬, 각각을 포함한다.
여기에서 사용된 용어 "알케닐"은, 에테닐, n-프로페닐, 이소프로페닐, n-부테닐, 이소부테닐, 옥테닐, 데세닐, 테트라데세닐, 헥사데세닐, 에이코세닐, 테트라코세닐 등과 같은, 적어도 하나의 이중 결합을 포함하는 2 내지 약 24 탄소 원자의 선형, 가지를 가지거나 또는 환상 탄화수소 그룹을 가지는 치환기를 지칭한다. 일반적으로, 반드시 그러하지 않아도, 알케닐 그룹은 여기에서 2 내지 18 탄소 원자 또는 2 내지 12 탄소 원자를 포함한다. 용어 "낮은 알케닐"은 2 내지 6 탄소 원자의 알케닐 그룹을 의도하고, 특정 용어 "환상 알케닐"은 환상 알케닐 그룹 또는 5 내지 8 탄소 그룹을 가지는 것을 의도한다. 용어 "치환된 알케닐"은 하나 이상의 치환기 그룹으로 치환된 알케닐을 지칭하고, 용어 "헤테로원자 포함 알케닐" 및 "헤테로알케닐"은 적어도 하나의 탄소 원자가 헤테로원자로 치환된 알케닐을 지칭한다. 달리 지시되지 않는한, 용어 "알케닐" 및 "낮은 알케닐"은 선형, 가지가 있는, 환상, 비치환된, 치환된 및/또는 헤테로원자 포함 알케닐 및 낮은 알케닐을 각각 포함한다.
여기에서 사용되는 용어 "알키닐"은 에티닐, n-프로피닐 등과 같은 적어도 하나의 삼중 결합을 포함하는 2 내지 24 탄소 원자의 선형 또는 가지가 있는 탄화수소 그룹을 가지는 치환기를 지칭한다. 일반적으로, 반드시 그러하지 않아도, 알키닐 그룹은 여기에서 2 내지 약 18 탄소 원자 또는 2 내지 12 탄소 원자를 포함한다. 용어 "낮은 알키닐"은 2 내지 6 탄소 원자의 알키닐 그룹을 의도한다. 용어 "치환된 알키닐"은 하나 이상의 치환기 그룹으로 치환된 알키닐을 지칭하고, 용어 "헤테로원자 포함 알키닐" 및 "헤테로알키닐"은 헤테로원자로 적어도 하나의 탄소 원자가 치환된 알키닐을 지칭한다. 달리 지시되지 않는 한, 용어 "알키닐" 및 "낮은 알키닐"은 선형, 가지가 있는, 비치환된, 치환된 및/또는 헤테로원자 포함 알키닐 및 낮은 알키닐 각각을 포함한다.
여기에서 사용되는 용어 "알콕시"는 단일의 말단 에테르 결합을 통해 알킬 그룹 결합을 가지는 치환기를 기칭하고, 이는, "알콕시" 그룹은 -O-알킬로서 표현될 수 있고, 여기에서 알킬은 위와 같이 정의된다. "낮은 알콕시" 그룹은 1 내지 6 탄소 원자를 포함하는 알콕시 그룹을 의도하고, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, t-부틸록시 등을 포함한다. "C1-C6알콕시" 또는 "낮은 알콕시로 확인되는 치환기는 여기에서 1 내지 3 탄소 원자를 포함하고, 그러한 치원기는 1 또는 2 탄소 원자(예컨대, 메톡시 및 에톡시)를 포함한다.
여기에서 사용되는 용어 "아릴"은 함께 융합되거나 직접적으로 결합되거나 간접적으로 결합되는 (메틸렌 또는 에틸렌 반족과 같은 공통 그룹으로 상이한 방향족 링이 결합되도록) 단일의 방향족 링 또는 다수의 방향족 링을 포함하는 방향족 치환기를 가지는 치환기를 지칭한다. 아릴 그룹의 예시는 5 내지 20 탄소 원자를 포함하고, 아릴 그룹은 5 내지 14 탄소 원자를 포함한다. 예시적인 아릴 그룹은 하나의 방향족 링 또는 예컨대, 페닐, 나프틸, 바이페릴, 디페닐에테르, 디페닐아민, 벤조페논 등의 융합되거나 결합된 방향족 링 둘을 포함한다. "치환된 아릴"은 하나 이상의 치환기 그룹으로 치환된 아릴 반족을 지칭하고, 용어 "헤테로원자 포함 아릴" 및 "헤테로아릴"은 아래에서 더 상사헤게 기술될 바와 같이, 적어도 하나의 탄소 원자가 헤테로원자로 치환되는, 아릴 치환기를 지칭한다. 달리 지시되지 않는한, 용어 "아릴"은 비치환된, 치환된, 및/또는 헤테로원자 포함 방향족 치환기를 포함한다.
여기에서 사용되는 용어 "아릴록시"는 단일의, 말단 에테르 결합을 통해 아릴 그룹 결합을 가지는 치환기를 지칭하고, 여기에서 "아릴"은 위와 같이 정의된다. "아릴록시" 그룹은 -O-아릴로서 표현되며 아릴은 위와 같이 정의된다. 아릴롭시 그룹의 예시는 5 내지 20 탄소 원자를 포함하고, 아릴록시 그룹은 5 내지 14 탄소 원자를 포함한다. 아릴록시 그룹의 예시는, 제한 없이, 페녹시, o-할로-페녹시, m-할로-페녹시, p-할로-페녹시, o-메톡시-페녹시, m-메톡시-페녹시, p-메톡시-페녹시, 2,4-디메톡시-페녹시, 3,4,5-트리메톡시-페녹시 등을 포함한다.
용어 "알카릴"은 알킬 치환기를 가지는 아릴 그룹을 가지는 치환기를 지칭하고, 용어 "아랄킬"은 아릴 치환기를 가지는 알킬 그룹을 지칭하고, 여기에서 "아릴" 및 "알킬"은 위에서 정의된다. 아랄킬 그룹의 예시는 6 내지 24 탄소 원자를 포함하고, 아랄킬 그룹은 6 내지 16 탄소 원자를 포함한다. 아랄킬 그룹의 예시는, 제한 없이, 벤질, 2-페닐-에틸, 3-페닐-프로필, 4-페닐-부틸, 5-페닐-펜틸, 4-페닐클로헥실, 4-벤질클로로헥실, 4-페닐클로로헥실메틸, 4-벤질클로로헥실메틸 등을 포함한다. 아카릴 그룹은 예를 들어 p-메틸페닐, 2,4-리메틸페닐, p-사이클로헥실페닐, 2,7-디메티네프틸, 7-사이클로옥틸나트틸, 3-에틸-사이클로펜타-1, 4-디엔 등을 제한 없이 포함한다.
용어 "환상"은 치환이거나 비치환 및/또는 헤테로원자 포함일 수 있는, 그리고 모노사이클릭, 바이사이클릭, 또는 폴리사이클릭일 수 있는 지방족 또는 방향족 치환기를 지칭한다.
용어 "할로" 및 "할로겐"은 클로로, 브로모, 및 플루오로 또는 이오도 치환기를 지칭하기 위해 종래의 의미에서 사용된다.
(또한 "헤테로알킬" 그룹으로 지칭되는) "헤테로원자 포함 알킬 그룹" 또는 ("헤테로아릴" 그룹으로 지칭되는) "헤테로원자 포함 아릴 그룹"에서처럼 용어 "헤테로원자 포함"은 하나 이상의 탄소 원자가 예컨대, 질소, 산소, 황, 인 또는 실리콘, 전형적으로 질소, 산소 또는 황 외의 원자로 치환되는 치환기를 지칭한다. 유사하게, 용어 "헤테로알킬"은 헤테로원자 포함인 알킬 치환기를 지칭하고, 용어 "헤테로사이클릭"은 헤테로원자 포함인 환상 치환기를 지칭하고, 용어 "헤테로아릴" 및 "헤테로원자"는 각각, 헤테로원자를 포함한 "아릴" 및 "방향족" 치환기 등을 지칭한다. 헤테로알킬 그룹의 예시는 알콕시아릴, 알킬술파닐-치환된 알킬, N-알킬된 아미노 알킬 등을 포함한다. 헤테로아릴 치환기의 예시는 피로릴, 피로리디닐, 피리디닐, 퀴놀리닐, 인도릴, 피리미디닐, 이미다조릴, 1,2,4-트리아조릴, 테트라조릴 등을 포함하고, 헤테로원자 포함 알리사이클릭 그룹의 예시는 피롤리디노, 모르폴리노, 피페라지노, 피페리디노 등을 포함한다.
용어 "하이드로카르빌"은, 알킬 그룹, 알케닐 그룹, 아릴 그룹 등과 같은 선형, 가지가 있는, 환상, 포화, 불포화된 종을 포함하는, 1 내지 약 30 탄소 원자 또는 1 내지 약 24 탄소 원자 또는 1 내지 약 18 탄소 원자 또는 약 1 내지 12 탄소 원자를 포함하는 1가의 하이드로카르빌 라디칼을 가지는 치환기를 지칭한다. "치환된 하이드로카르빌"은 하나 이상의 치환기 그룹으로 치환된 하이드로카브릴 지칭하고, 용어 "헤테로원자 포함 하이드로카르빌"은 적어도 하나의 탄소 원자가 헤테로원자로 치환되는 하이드로카르빌을 지칭한다. 달리 지시되지 안는한, 용어 "하이드로카르빌"은 치환된 및/또는 헤테로원자 포함 하이드로카르빌 반족을 포함하여 해석될 것이다.
"치환된 알킬", "치환된 아릴"에서의 "치환"에 의해, 전술한 정의의 일부에서 암시된 것처럼, 그와 같은 것은 알킬, 아릴 또는 다른 반족에서, 탄소 (또는 다른) 원자에 결합된 수소 원자가 하나 이상의 비-수소 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
또한, 전술된 기능 그룹은, 만약 특정 그룹이 허용하면, 이러한 특정하게 상기 열거된 것과 같은 하나 이상의 하이드로카르빌 반족 또는 하나 이상의 추가적인 기능적인 그룹으로 더 치환될 수 있다. 유사하게, 상기된 하이드로카르빌 반족은, 이러한 특정하게 열거된 것과 같은 추가적인 하이드로카르빌 반족 또는 하나 이상의 기능적인 그룹으로 더 치환될 수 있다.
일부 실시예에서, 리튬 회수 시스템은 거친 리튬 이온을 가지는 제1 조성물 및 환상 실록산을 가지는 제2 조성물을 포함할 수 있다. 이들은 분리된 용기에 포함될 수 있는 두 분리된 조성물이다. 환상 실록산은 위에서 기술된 바와 같이 임의의 환상 실록산일 수 있다.
일부 실시예에서, 리튬 회수 시스템은 양친매성 크라운 에테르가 결여된다.
일부 실시예에서, 리튬 회수 시스템은 환상 실록산과 함께 리튬 회수를 위한 임의의 적절한 배열에서 도 1a에서 임의의 요소를 포함할 수 있다.
당업자라면, 여기에서 기술된 이러한 및 다른 프로세스 및 방법에 대해, 프로세스 및 방법에서 수행되는 기능이 상이한 순서로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 개략적인 단계 및 동작은 단지 예시로서 제공된 것이고, 이러한 단계 및 동작의 일부는, 개시된 실시예의 본질을 손상시키지 않으면서, 선택적일 수 있거나, 더 적은 단계 및 동작으로 조합될 수 있거나, 추가적인 단계 및 동작으로 확장될 수 있다.
본 개시는 다양한 태양의 양상으로서 의도된 본 출원에 기술된 특정 실시예에 제한되지 않을 것이다. 당업자에게 명백할 바와 같이, 많은 수정과 변형이 그 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. 여기에 열거된 것들에 더하여, 본 개시의 범위 안에서 기능적으로 균등한 방법과 장치가 위의 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 수정과 변형은 첨부된 청구항의 범위에 들어가도록 의도된 것이다. 본 개시는 첨부된 청구항의 용어에 의해서만, 그러한 청구항에 부여된 균등물의 전 범위와 함께, 제한될 것이다. 본 개시가 물론 다양할 수 있는 특정 방법, 시약, 합성 구성 또는 생물학적 시스템에 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 또한, 여기에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 기술하기 위한 목적이고, 제한하는 것으로 의도되지 않음이 이해될 것이다.
여기에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수의 용어의 사용에 대하여, 당업자는 맥락 및/또는 응용에 적절하도록, 복수를 단수로 및/또는 단수를 복수로 해석할 수 있다. 다양한 단수/복수의 치환은 명확성을 위해 여기에서 명시적으로 기재될 수 있다.
당업자라면, 일반적으로 본 개시에 사용되며 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 첨부된 청구범위)에 사용된 용어들이 일반적으로 "개방적(open)" 용어(예를 들어, 용어 "포함하는"은 "포함하지만 이에 제한되지 않는"으로, 용어 "갖는"는 "적어도 갖는"으로, 용어 "포함하다"는 "포함하지만 이에 한정되지 않는" 등으로 해석되어야 함)로 의도되었음을 이해할 것이다. 또한, 당업자라면, 도입된 청구항의 기재사항의 특정 수가 의도된 경우, 그러한 의도가 청구항에 명시적으로 기재될 것이며, 그러한 기재사항이 없는 경우, 그러한 의도가 없음을 또한 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 이하의 첨부 청구범위는 "적어도 하나" 및 "하나 이상" 등의 도입 구절의 사용을 포함하여 청구항 기재사항을 도입할 수 있다. 그러나, 그러한 구절의 사용이, 부정관사 "하나"("a" 또는 "an")에 의한 청구항 기재사항의 도입이, 그러한 하나의 기재사항을 포함하는 실시예로, 그러한 도입된 청구항 기재사항을 포함하는 특정 청구항을 제한함을 암시하는 것으로 해석되어서는 안되며, 동일한 청구항이 도입 구절인 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 "하나"("a" 또는 "an")과 같은 부정관사(예를 들어, "하나"는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함)를 포함하는 경우에도 마찬가지로 해석되어야 한다. 이는 청구항 기재사항을 도입하기 위해 사용된 정관사의 경우에도 적용된다. 또한, 도입된 청구항 기재사항의 특정 수가 명시적으로 기재되는 경우에도, 당업자라면 그러한 기재가 적어도 기재된 수(예를 들어, 다른 수식어가 없는 "두개의 기재사항"을 단순히 기재한 것은, 적어도 두 개의 기재사항 또는 두 개 이상의 기재사항을 의미함)를 의미하도록 해석되어야 함을 이해할 것이다. 또한, "A, B 및 C 등 중의 적어도 하나"와 유사한 규칙이 사용된 경우에는, 일반적으로 그러한 해석은 당업자가 그 규칙을 이해할 것이라는 전제가 의도된 것이다(예를 들어, "A, B 및 C 중의 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A만을 갖거나, B만을 갖거나, C만을 갖거나, A 및 B를 함께 갖거나, A 및 C를 함께 갖거나, B 및 C를 함께 갖거나, A, B, 및 C를 함께 갖는 시스템 등을 포함하지만 이에 제한되지 않음). "A, B 또는 C 등 중의 적어도 하나"와 유사한 규칙이 사용된 경우에는, 일반적으로 그러한 해석은 당업자가 그 규칙을 이해할 것이라는 전제가 의도된 것이다(예를 들어, "A, B 또는 C 중의 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A만을 갖거나, B만을 갖거나, C만을 갖거나, A 및 B를 함께 갖거나, A 및 C를 함께 갖거나, B 및 C를 함께 갖거나, A, B, 및 C를 함께 갖는 시스템 등을 포함하지만 이에 제한되지 않음). 또한 당업자라면, 실질적으로 임의의 이접 접속어(disjunctive word) 및/또는 두 개 이상의 대안적인 용어들을 나타내는 구절은, 그것이 상세한 설명, 청구범위 또는 도면에 있는지와 상관없이, 그 용어들 중의 하나, 그 용어들 중의 어느 하나, 또는 그 용어들 두 개 모두를 포함하는 가능성을 고려했음을 이해할 것이다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 구절은 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
추가적으로, 개시의 특징 또는 양태가 마쿠시(Markush) 그룹으로 기술되는 경우, 개시는 마쿠시 그룹의 임의의 개별 요소 또는 요소들의 하위 그룹 역시 포함하고 있다는 것을 당업자는 인식할 것이다.
당업자에게 이해될 것과 같이, 임의의 그리고 모든 목적에서든, 기술 내용을 제공하는 것 등에 있어서, 여기에 개시되어 있는 모든 범위는 임의의 그리고 모든 가능한 하위범위와 그러한 하위범위의 조합을 또한 포함한다. 임의의 열거된 범위는 적어도 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/10 등으로 나누어지는 동일한 범위를 충분히 설명하고 실시가능하게 하는 것으로서 쉽게 인식될 수 있다. 제한하지 않는 예시로서, 여기서 논의되는 각각의 범위는 하위 1/3, 중앙 1/3, 상위 1/3 등으로 나누어질 수 있다. 또한, "까지", "적어도" 등과 같은 언어는 기재된 수를 포함하며, 전술한 하위범위로 후속적으로 나누어질 수 있는 범위를 지칭함이 당업자에게 이해되어야 한다. 마지막으로, 범위는 각각의 개별 요소를 포함함이 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 1-3개의 셀을 갖는 그룹은 1, 2 또는 3개의 셀을 갖는 그룹들을 의미한다. 유사하게, 1-5개의 셀을 갖는 그룹은 1, 2, 3, 4 또는 5개의 셀을 갖는 그룹을 의미한다.
위로부터, 본 개시의 다양한 실시예가 여기에서 예시의 목적으로 기술되었고, 다양한 수정이 본 개시의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 여기에서 개시된 다양한 실시예는 제한하려고 의도된 것이 아니며, 진정한 범위와 사상은 이하 청구범위에 의해 나타낸다.
Claims (147)
- 리튬 이온(lithium ion)을 회수하는 방법으로서,
제조 물품으로부터 환상 실록산(cyclic siloxane)으로 리튬 이온을 추출(extracting)하는 단계
를 포함하고, 상기 추출 단계는 액체-액체 추출(liquid-liquid extraction)에 의한 것인, 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
추출될 리튬 이온으로부터 물질(material)을 제거하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
추출 전의 상기 리튬 이온 또는 리튬 이온을 가지는 조성물을 세척(washing)하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
추출될 상기 리튬 이온으로부터 잔류물(residue)을 제거하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 제1항에 있어서,
추출될 리튬 이온을 가지는 조성물을 필터링하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
액체-액체 추출 조성물이 상기 리튬 이온 및 환상 실록산을 가지는 유기 페이즈(organic phase)로 분리되도록 하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 리튬 이온 및 환상 실록산을 가지는 유기 페이즈를 수집하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 제36항에 있어서,
상기 리튬 이온 및 환상 실록산을 가지는 상기 수집된 유기 페이즈로부터 물을 제거하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 제36항에 있어서,
상기 리튬 이온 및 환상 실록산을 가지는 상기 유기 페이즈를 필터링하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제40항에 있어서,
상기 필터링 단계로부터 상기 리튬 이온을 가지는 여과된 액체(filtrate)를 수집하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제36항에 있어서,
유기 용제(organic solvent)로 리튬 이온을 세척하여 리튬 이온을 획득하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 리튬 이온을 정제(purifying)하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
추출될 상기 리튬 이온을 가지는 조성물을 제공하는 단계;
상기 리튬 이온으로부터 물질들을 제거하는 단계;
하나 이상의 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스(complex)를 형성하기 위하여 상기 리튬 이온에 하나 이상의 실록산을 도입(introducing)하는 단계;
하나 이상의 액체-액체 추출 단계에 의해 상기 하나 이상의 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스를 추출하는 단계;
수분 페이즈(aqueous phase)로부터 상기 환상 실록산-리튬 이온 콤플렉스를 가지는 유기 페이즈를 분리(separating)하는 단계;
상기 유기 페이즈로부터 물을 제거하는 단계;
여과된 액체를 얻기 위하여 상기 유기 페이즈를 필터링하는 단계;
상기 여과된 액체로부터 하나 이상의 리튬 이온을 획득하는 단계
를 포함하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2011/038448 WO2012166104A1 (en) | 2011-05-27 | 2011-05-27 | Effective recovery of lithium from lithium ion battery waste |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130095816A KR20130095816A (ko) | 2013-08-28 |
| KR101533674B1 true KR101533674B1 (ko) | 2015-07-03 |
Family
ID=47219667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020137016663A KR101533674B1 (ko) | 2011-05-27 | 2011-05-27 | 리튬 이온 배터리 폐기물로부터 리튬의 효과적인 회수 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9147918B2 (ko) |
| EP (1) | EP2714951A4 (ko) |
| JP (1) | JP5845277B2 (ko) |
| KR (1) | KR101533674B1 (ko) |
| CN (1) | CN103154282B (ko) |
| WO (1) | WO2012166104A1 (ko) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101983235B1 (ko) * | 2012-12-21 | 2019-05-28 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 해수 내 리튬을 회수하는 방법 |
| WO2015041381A1 (ko) * | 2013-09-17 | 2015-03-26 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | 리튬 이차 전지 및 리튬 이차 전지 시스템 |
| DE102015206153A1 (de) * | 2015-04-07 | 2016-10-13 | Robert Bosch Gmbh | Verwertung von Lithium-Batterien |
| CN106140796B (zh) * | 2016-08-25 | 2018-07-03 | 巩义市城区润达机械厂 | 废锂电池处理系统及处理工艺 |
| CN106903140B (zh) * | 2017-04-17 | 2023-03-31 | 东莞汇乐技术股份有限公司 | 一种用于锂电新能源的挤压收料机 |
| CN107706481B (zh) * | 2017-11-23 | 2018-11-20 | 江苏英能新能源科技有限公司 | 一种基于中空微球固相回收锂电池正极材料的方法 |
| WO2019241289A1 (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | Board Of Trustees Of The California State University | Octamethylcyclotetrasiloxane interacts with lithium ions |
| EP3818186A4 (en) * | 2018-07-06 | 2022-04-27 | Moselle Technologies, LLC | METHODS AND COMPOSITIONS FOR RECOVERING LITHIUM FROM LIQUID SOLUTIONS CONTAINING NANOPARTICLES |
| MX2021007232A (es) * | 2018-12-18 | 2021-09-23 | Standard Lithium Ltd | Proceso para la recuperacion de litio a partir de salmuera con adicion de alcali. |
| CN109439914B (zh) * | 2019-01-08 | 2020-11-03 | 安徽工业大学 | 一种从废旧锂离子电池正极材料浸出液中选择性分离锂的方法 |
| CN110380150B (zh) * | 2019-08-02 | 2022-01-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种废旧动力电池电解液的无害化回收方法 |
| CN110898515B (zh) * | 2019-12-04 | 2021-06-25 | 青海东台吉乃尔锂资源股份有限公司 | 从碳酸锂浆料中去除磁性物的方法 |
| CN110898516B (zh) * | 2019-12-04 | 2021-05-14 | 青海东台吉乃尔锂资源股份有限公司 | 从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置 |
| CA3204347A1 (en) * | 2021-01-06 | 2022-07-14 | Benjamin Carlson | Method for separation, segregation, and recovery of constituent materials from electrochemical cells |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007122885A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | リチウムイオン電池からの有価金属回収方法 |
| JP2007194208A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-08-02 | Mitsubishi Chemicals Corp | リチウム二次電池及びそれを連結してなる組電池 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3156668A (en) * | 1959-12-08 | 1964-11-10 | Union Carbide Corp | Process for the condensation of hydroxyl-containing organosilicon compounds using lithium hydroxide or lithium diorganosilanolate |
| GB1265001A (ko) * | 1968-03-29 | 1972-03-01 | ||
| GB1256704A (ko) * | 1968-03-29 | 1971-12-15 | ||
| JPS55501132A (ko) * | 1978-10-27 | 1980-12-18 | ||
| JP2583542B2 (ja) * | 1987-12-18 | 1997-02-19 | ライオン株式会社 | 複合キヤリア |
| JPH10287864A (ja) | 1997-04-14 | 1998-10-27 | Nippon Chem Ind Co Ltd | リチウムイオン二次電池用正極活物質からの有価金属の回収方法 |
| DE19924707A1 (de) | 1999-05-28 | 2000-11-30 | Merck Patent Gmbh | Verfahren zum Recycling von Kathodenmassen gebrauchter Lithiumbatterien |
| FI116611B (fi) | 2004-06-10 | 2006-01-13 | Outokumpu Oy | Menetelmä ja laitteisto vesiliuoksiin niukkaliukoisen orgaanisen liuoksen puhdistamiseksi vesiliuosjäänteistä |
| JP4650625B2 (ja) * | 2004-10-15 | 2011-03-16 | 信越化学工業株式会社 | 環状カーボネート変性有機ケイ素化合物、それを含有する非水電解液並びに二次電池及びキャパシタ |
| KR100634382B1 (ko) * | 2005-03-23 | 2006-10-16 | 한국화학연구원 | 환형 실록산계 화합물과 이 화합물을 가교제로 함유하는고체 고분자 전해질 조성물 |
| JP4650627B2 (ja) * | 2005-09-14 | 2011-03-16 | 信越化学工業株式会社 | 環状カーボネート変性シロキサン及びその製造方法並びに非水電解液、二次電池及びキャパシタ |
| CN104659414B (zh) | 2005-10-20 | 2019-04-12 | 三菱化学株式会社 | 锂二次电池以及其中使用的非水电解液 |
| US20070224509A1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-09-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | SiCO-Li COMPOSITE, MAKING METHOD, AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY CELL NEGATIVE ELECTRODE MATERIAL |
| JP2010040458A (ja) | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Idemitsu Kosan Co Ltd | リチウム回収方法及び金属回収方法 |
| JP5074454B2 (ja) * | 2009-05-29 | 2012-11-14 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | 金属の回収方法 |
-
2011
- 2011-05-27 WO PCT/US2011/038448 patent/WO2012166104A1/en active Application Filing
- 2011-05-27 US US13/264,981 patent/US9147918B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-05-27 KR KR1020137016663A patent/KR101533674B1/ko active IP Right Grant
- 2011-05-27 JP JP2013538711A patent/JP5845277B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-05-27 CN CN201180048492.6A patent/CN103154282B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-05-27 EP EP11866884.7A patent/EP2714951A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007122885A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | リチウムイオン電池からの有価金属回収方法 |
| JP2007194208A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-08-02 | Mitsubishi Chemicals Corp | リチウム二次電池及びそれを連結してなる組電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012166104A1 (en) | 2012-12-06 |
| EP2714951A1 (en) | 2014-04-09 |
| CN103154282A (zh) | 2013-06-12 |
| US20120302779A1 (en) | 2012-11-29 |
| CN103154282B (zh) | 2015-04-22 |
| US9147918B2 (en) | 2015-09-29 |
| JP2014502309A (ja) | 2014-01-30 |
| KR20130095816A (ko) | 2013-08-28 |
| JP5845277B2 (ja) | 2016-01-20 |
| EP2714951A4 (en) | 2014-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101533674B1 (ko) | 리튬 이온 배터리 폐기물로부터 리튬의 효과적인 회수 | |
| Xiao et al. | Novel approach for in situ recovery of lithium carbonate from spent lithium ion batteries using vacuum metallurgy | |
| CN102762533B (zh) | 可转换的亲水性溶剂及其使用方法 | |
| Lin et al. | Recent progress in heavy metal extraction by supercritical CO2 fluids | |
| JP2021508667A (ja) | ブラインからリチウムを回収するプロセス | |
| CN102295981B (zh) | 一种硅片切割砂浆分离方法 | |
| CN103435195B (zh) | 一种含酸含盐有机废水的处理方法 | |
| JP5610383B2 (ja) | ポリオレフィン類を含む複合プラスチックの分離方法とその分離装置 | |
| Butt et al. | Lithium harvesting from the most abundant primary and secondary sources: A comparative study on conventional and membrane technologies | |
| CN108110365A (zh) | 一种废旧锂电池的负极材料的湿法回收工艺 | |
| CN102976922A (zh) | 一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法 | |
| CN114634189A (zh) | 一种铝电解大修渣的回收方法及系统 | |
| CN101597306B (zh) | 一种草甘膦母液纳滤分离与综合利用的方法 | |
| CN203754551U (zh) | 一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理装置 | |
| CN104276687B (zh) | 一种回收再利用肠衣加工废液中动物蛋白饲料的方法 | |
| CN112661703B (zh) | 一种利用氮杂环功能化离子液体萃取回收甲基嘧啶醇的方法 | |
| CN106673271A (zh) | 电石法生产聚氯乙烯中含汞废物处理与回收方法 | |
| CN104629083B (zh) | 一种对复布废塑料进行再生利用的处理方法 | |
| RU2567432C1 (ru) | Способ получения циклосилоксановых полиолов | |
| CN101659754B (zh) | 聚氨酯合成革含二甲基甲酰胺废水中聚乙烯醇的分离回收工艺 | |
| TWI766579B (zh) | 聚對苯二甲酸乙二酯之解聚合方法 | |
| JP2022515389A (ja) | アルカリの添加を伴うブラインからリチウムを回収するためのプロセス | |
| JP5072818B2 (ja) | ポリ乳酸の分解方法、及びポリ乳酸を含む有機物の処理方法 | |
| JP4042421B2 (ja) | 含フッ素ポリマーの回収方法 | |
| JP4611032B2 (ja) | 使用済み水性二相系からのポリエチレングリコール（ｐｅｇ）の分離および回収方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180329 Year of fee payment: 4 |