탄산리튬으로부터 수산화리튬 전환을 위하여 탄산리튬의 열분해에 대한 연구
A study on the pyrolysis of lithium carbonate for conversion of lithium hydroxide from lithium carbonate
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현재 리튬이온 배터리에 사용되는 고니켈계 양극재의 수요 증대에 따라 수산화리튬(LiOH) 제조 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 탄산리튬(Li2CO3)으로부터 수산화리튬의 제조를 위하여, 탄산리튬의 열분해를 통한 산화리튬(Li2O)의 전환 공정에 대해 연구하였다. 열처리 시 탄산리튬과 알루미나, 석영 그리고 흑연 도가니 사용에 따른 반응 메커니즘을 확인하였으며, 흑연 도가니를 사용했을 경우 온전한 산화리튬 분말을 얻었다. TG 분석 결과를 바탕으로 열처리 온도를 700°C, 900°C 그리고 1100°C로 설정하였으며 유지시간 및 분위기를 제어하여 시약급 탄산리튬의 열처리를 진행하였다. XRD 분석 결과, 제조된 산화리튬은 질소 분위기에서 1시간 동안 1100°C의 온도로 열처리를 하였을 때 높은 결정성을보였다. 또한 수산화리튬으로 전환하기 위해 시약급 산화리튬을 100°C에서 수반응하였다. XRD 분석을 통해 수산화리튬(LiOH)과 수산화리튬 일수화물(LiOH·H2O)이 생성됨을 확인하였다.
Abstract
Research on the production of lithium hydroxide (LiOH) has been actively conducted in response to the increasing demand for high nickel-based positive electrode materials for lithium-ion batteries. Herein we studied the conversion of lithium oxide (Li2O) through thermal decomposition of lithium carbonate for the production of lithium hydroxide from lithium carbonate (Li2CO3). The reaction mechanism of lithium carbonate with alumina, quartz and graphite crucible during heat treatment was confirmed. When graphite crucible was used, complete lithium oxide powder was obtained. Based on the TG analysis results, reagent-grade lithium carbonate was heat-treated at 700°C, 900°C and 1100°C for various time and atmosphere conditions. XRD analysis showed the produced lithium oxide showed high crystallinity at 1100°C for 1 hour in a nitrogen atmosphere. In addition, several reagent-grade lithium oxides were reacted at 100°C to convert to lithium hydroxide. XRD analysis confirmed that lithium hydroxide (LiOH) and lithium hydroxide monohydrate (LiOH·H2O) were produced.
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