KR102099273B1 - 리튬 흡착 성형체의 제조 방법 - Google Patents

리튬 흡착 성형체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

리튬 흡착 성형체의 제조 방법에 대한 것으로, 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 준비하는 단계; 반응기 내 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 투입한 후 교반하는 단계; 상기 반응기 내 UV를 조사하여 목적하는 점도의 혼합물을 수득하는 단계; 상기 혼합물을 목적하는 형태로 성형하여 성형물을 수득하는 단계; 및 상기 성형물에 UV를 조사하여 리튬 흡착 성형체를 수득하는 단계;를 포함하는 리튬 흡착 성형체의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

리튬 흡착 성형체의 제조 방법 {METHOD OF PREPARING FORM ADSORBING LITHIUM}
리튬 흡착 성형체의 제조 방법에 대한 것이다.
리튬 흡착 성형체는 분말 형태로는 리튬 회수 공정을 수행할 수 있는 유로 형성이 어려워 일정한 형태로 제조하여 사용한다.
리튬 흡착 물질 중 고온에서 그 형상이 변화하여 열처리가 불가능한 분말의 경우에는 바인더 등 일부 첨가제만을 이용하여 성형체를 제조해야 한다.
염수를 비롯하여 대부분의 리튬은 수용액으로부터 회수되므로 성형체를 제조하기 위해 수용성 첨가제를 사용할 수 없다.
따라서, 비수용성 첨가제를 사용해야 하는데, 이는 물에 용해되지 않으므로 유기용매를 사용해야만 한다.
이러한 유기 용매는 대부분 환경 문제를 유발할 수 있으며 장시간 작업 시 작업자에 해로울 수 있다. 또한 일정 농도 이상 대기에 노출될 경우 폭발의 위험도 있다.
유기 용매를 사용하지 않고 UV 경화제를 사용하여 리튬 흡착 성형체를 제조하여 문제를 해결하고자 한다.
UV 경화제를 사용할 경우 용매의 외부 배출 없이 일정 수준까지 경화가 가능하다. UV 경화제를 리튬 흡착 분말과 혼합하고 혼합기에 일정한 점도 수준까지 UV를 가해 경화시킨 후 성형 후에 다시 UV 경화시켜 리튬 흡착 성형체를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는, 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 준비하는 단계; 반응기 내 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 투입한 후 교반하는 단계; 및 상기 반응기 내 UV를 조사하여 리튬 흡착 성형체를 수득하는 단계;를 포함하는 리튬 흡착 성형체의 제조 방법을 제공한다.
상기 반응기 내 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 투입한 후 교반하는 단계; 및 상기 반응기 내 UV를 조사하여 리튬 흡착 성형체를 수득하는 단계;는, 상기 반응기 내 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 투입한 후 교반하는 단계; 상기 반응기 내 UV를 조사하여 목적하는 점도의 혼합물을 수득하는 단계; 상기 혼합물을 목적하는 형태로 성형하여 성형물을 수득하는 단계; 및 상기 성형물에 UV를 조사하여 리튬 흡착 성형체를 수득하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 UV 경화제는 모노머 및 광개시제를 포함할 수 있다.
상기 모노머는, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리이서 아크릴레이트, 폴리부타디엔 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트등의 올리고머와 알킬 아크릴레이트, 폴리이서 아크릴레이트, 또는 이들의 조합의 모노머일 수 있다.
상기 광개시제는 벤조페논 계열, 티옥산톤 계열, 또는 이들의 조합인 광개시제를 포함할 수 있다.
상기 반응기 내 UV를 조사하여 목적하는 점도의 혼합물을 수득하는 단계;에서, 상기 목적하는 점도는 30,000 내지 100,000cps일 수 있다.
상기 리튬 흡착 성형체의 제조 방법은 공정 전체 단계에서, 물 또는 유기 용매를 사용하지 않을 수 있다.
상기 리튬 흡착제 분말은, 리튬 망간 산화물, 리튬 알루미늄 산화물, 리튬 철계 산화물, 리튬 마그네슘 산화물, 또는 이들의 조합일 수 있다. 고상의 무기 입자 형태의 흡착제라면 제한되지 않는다.
고온 경화가 곤란한 열에 약한 리튬 흡착 성형체를 UV 경화를 통해 제조할 수 있다. 이러한 방법은, 경화 속도가 빨라 생산성이 향상되며 에너지 소모가 적다. 또한, 휘발성 유기 용제를 방출하지 않아 환경 친화적이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 UV를 활용한 리튬 흡착 성형체 제조 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 리튬 흡착용 성형체를 제조한 사진이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 고분자 모노머 및 광개시제를 섞어 UV 경화제를 준비할 수 있다. 이러한 UV 경화제와 리튬 흡착 분말을 도 1과 같이 혼합기에 넣고 혼합하면서 1 ~ 60 초간 UV를 쬐어 경화시킨다.
이때 혼합물이 적당한 점도의 반죽이 될 때까지 UV를 조사할 수 있다. 이후, 이를 원하는 모양으로 성형한다.
성형체에 UV를 1 ~ 60초간 가하여 추가 경화시킨 후 원하는 크기로 잘라 리튬 흡착 성형체로 사용할 수 있다.
실험예
100㎛ 이하의 입도를 가지는 리튬 흡착제 분말 50g을 준비하고 광개시제로 2-Hydroxy-2-Methylpropiophenone을 이용하는 UV경화제를 25g 준비한다.
분말과 경화제를 용기에 넣고 혼합하여 흡착 성형체 제조를 위한 반죽을 얻는다. 이때 경화제의 초기 점도는 5,000 ~ 8,000cps 정도지만 혼합 중 계속 UV광에 노출시키면 20 ~ 30초 사이에 30,000 ~ 50,000cps까지 점도가 상승한다. 100,000cps가 넘을 경우 압출이 불가능할 수 있으므로 주의하면서 약 50,000cps의 반죽을 실험실 수준에서는 실린지를 활용하고 양산수준에서는 압출기를 활용하여 직경 1.0 ~ 2.0mm으로 압출하여 리튬 흡착용 성형체를 얻는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 리튬 흡착용 성형체를 제조한 사진이다. 목적하는 점도를 제어하여 형상을 제조할 수 있었다.
본 흡착제의 흡착능 테스트를 위하여 0.5M LiCl 20ml용액에 성형체 1g을 1일 침지시킨 후 용액의 농도 차이로부터 그 흡착능을 계산하였다. 농도 측정 결과 리튬 흡착량은 1.4 mg 이었으며, 흡착 성형체 중 실제 흡착제 무게는 0.67g 이므로 흡착능은 1.4mg/0.67g = 2.1mg/g으로 나타났다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1. 임펠라
2. 혼합용기
3. UV 램프
4. UV 통과창
5. UV 경화제
6. 리튬 흡착제 분말

Claims (8)

  1. 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 준비하는 단계;
    반응기 내 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 투입한 후 교반하는 단계; 및
    상기 반응기 내 UV를 조사하여 리튬 흡착 성형체를 수득하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 반응기 내 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 투입한 후 교반하는 단계; 및 상기 반응기 내 UV를 조사하여 리튬 흡착 성형체를 수득하는 단계;는,
    상기 반응기 내 리튬 흡착제 분말 및 UV 경화제를 투입한 후 교반하는 단계;
    상기 반응기 내 UV를 조사하여 30,000 내지 100,000cps의 점도를 갖는 혼합물을 수득하는 단계;
    상기 혼합물을 목적하는 형태로 성형하여 성형물을 수득하는 단계; 및
    상기 성형물에 UV를 조사하여 리튬 흡착 성형체를 수득하는 단계;
    를 포함하는 리튬 흡착 성형체의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 UV 경화제는 모노머 및 광개시제를 포함하는 것인 리튬 흡착 성형체의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모노머는, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리이서 아크릴레이트, 폴리부타디엔 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트, 알킬 아크릴레이트, 폴리이서 아크릴레이트, 또는 이들의 조합의 모노머인 것인 리튬 흡착 성형체의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광개시제는 벤조페논 계열, 티옥산톤 계열, 또는 이들의 조합인 광개시제를 포함하는 것인 리튬 흡착 성형체의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 흡착 성형체의 제조 방법은 공정 전체 단계에서, 물 또는 유기 용매를 사용하지 않는 것인 리튬 흡착 성형체의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 흡착제 분말은, 리튬 망간 산화물, 리튬 알루미늄 산화물, 리튬 철계 산화물, 리튬 마그네슘 산화물, 또는 이들의 조합인 것인 리튬 흡착 성형체의 제조 방법.
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