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JP2021113150A - 炭酸リチウム、水酸化リチウムおよび硫酸リチウムの調製のための方法 - Google Patents

炭酸リチウム、水酸化リチウムおよび硫酸リチウムの調製のための方法 Download PDF

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JP2021113150A JP2021053234A JP2021053234A JP2021113150A JP 2021113150 A JP2021113150 A JP 2021113150A JP 2021053234 A JP2021053234 A JP 2021053234A JP 2021053234 A JP2021053234 A JP 2021053234A JP 2021113150 A JP2021113150 A JP 2021113150A
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Abstract

【課題】炭酸リチウム、水酸化リチウムおよび硫酸リチウムの調製のための方法を提供すること。【解決手段】硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、少なくとも一部の前記硫酸塩を水酸化リチウムに変換するために電気分解または電気透析に供することを含む方法を提供する。電気分解または電気透析中、該水性組成物は約１〜約４の値を有するｐＨに少なくとも実質的に維持され；前記水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換する。【選択図】なし

Description

本開示は、２０１３年１０月２３日に出願された米国仮出願第６１／８９４，６５５号
の優先権の利益を主張し、当該出願は、その全体が本明細書において参考として援用され
る。
本開示は、炭酸リチウムの製造に応用される化学の分野における改善に関する。例えば
、かかる方法は、リチウム含有材料からの炭酸リチウムの調製に有用である。例えば、本
開示はまた、水酸化リチウムおよび硫酸リチウムなどの他のリチウム生成物の生成に関す
る。
炭酸リチウムに対する需要が急速に高まっている。炭酸リチウムの市場は拡大しつつあ
り、現状の世界生産能力は、おそらく、予測される需要の増大を満足するものではない。
例えば、炭酸リチウムは、アルミニウム溶融塩電解における、ならびにエナメルおよびガ
ラスにおける添加剤として使用される。炭酸リチウムはまた、躁鬱病をコントロールする
ため、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムおよびフッ化リチウムのエレクトロニクス
グレードの結晶の作製において、ならびに最先端技術であるリチウム電池においても使用
され得る。
リチウム電池は、他の型の電池と比べて、その重量に対する高いエネルギー密度比なら
びに比較的長い耐用年数のため、いくつかの既存の用途および提案されている新しい用途
において、一般的に好まれる電池となっている。リチウム電池は、いくつかの用途、例え
ばラップトップコンピュータ、携帯電話、医療用の機器および埋入物（例えば、心臓ペー
スメーカー）に使用されている。また、リチウム電池は、新しい自動車、例えば、ハイブ
リッドカーおよび電気自動車（これらはともに、低排出物質および炭化水素燃料に対する
低依存性のため、環境にやさしく、「グリーン」である）の開発において注目されている
選択肢である。
例えば種々の電池用途に使用される炭酸リチウムには高純度が必要とされ得る。炭酸リ
チウム生産業者は限られた数しか存在しない。リチウム生成物に対する需要の高まりの直
接的な結果として、電池の製造業者からは、さらなる信頼性のある高品質のリチウム生成
物、例えば炭酸リチウムの供給元が求められつつある。
炭酸リチウムを調製するためにこれまでに提案されている方法はほとんどない。炭酸リ
チウムは、例えば、リチウムを含有している苦汁を使用すること、または海水を使用する
ことにより調製され得る。提案されている一部の方法は、生成した炭酸リチウムの数回の
精製工程を伴うものである。例えば、炭酸ナトリウムでの沈殿が必要とされ、生成した炭
酸リチウムの数回の精製工程を伴う方法が提案されている。
したがって、炭酸リチウムを調製するための既存の溶液の代替物が提供される必要性が
存在している。
一態様により：
硫酸リチウムを含む水性組成物を、少なくとも一部の該硫酸リチウムが水酸化リチウム
に変換されるのに適した条件下で電気分解または電気透析に供することであって、ここで
、該電気分解または電気透析中、該硫酸リチウムを含む水性組成物は約１〜約４の値を有
するｐＨに少なくとも実質的に維持される、こと；および
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
リチウム化合物を含む水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化リチ
ウムに変換されるのに適した条件下で電気分解または電気透析に供すること；および
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
酸焙焼リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組
成物が得られるように水で浸出させること；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；
該リチウム化合物を含む該水性組成物を電気透析または電気分解に供すること；ならび
に
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
酸焙焼リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組
成物が得られるように水で浸出させること；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；
該リチウム化合物を含む該水性組成物を本開示において規定される方法による電気透析
または電気分解に供すること；ならびに
本開示において規定したようにして該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
したがって、本開示の一態様により：
リチウム化合物を含む水性組成物を、該リチウム化合物の水酸化リチウムへの変換に好
適な条件下で、第１のエレクトロメンブレン（ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｍｂｒａｎｅ）プロセ
スに供し、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；お
よび
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で第２のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性
流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法を提供する。
本開示にはまた：
リチウム化合物を含む水性組成物を、該リチウム化合物の水酸化リチウムへの変換に好
適な条件下で、第１のエレクトロメンブレンプロセスに供して所定の程度まで進行させ、
第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；および
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で第２のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性
流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、第１のエレクト
ロメンブレンプロセスに供し、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水
性流を得ること；ならびに
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で第２のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性
流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、硫酸リチウムおよび
／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、第１のエレクトロ
メンブレンプロセスに供して所定の程度まで進行させ、第１のリチウム低減水性流と第１
の水酸化リチウム富化水性流を得ること；ならびに
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で第２のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性
流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、２コンパートメ
ントメンブレンプロセスを含む第１のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第１のリチ
ウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；ならびに
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で３コンパートメントメンブレンプロセスを含む第２のエレクトロメンブ
レンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得
ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、２コンパートメ
ントメンブレンプロセスを含む第１のエレクトロメンブレンプロセスに供して所定の程度
まで進行させ、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること
；ならびに
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で３コンパートメントメンブレンプロセスを含む第２のエレクトロメンブ
レンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得
ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
リチウム化合物を含む水性組成物を、該リチウム化合物の水酸化リチウムへの変換に好
適な条件下で、陽イオン交換膜によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コン
パートメントを備えた第１の電気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポーラ
またはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチ
ウム富化水性流を得ること；および
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極液コ
ンパートメントおよび陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔てられた陰極
液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれる３コンパートメントモノ
ポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸
化リチウム富化水性流を得ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、陽イオン交換膜
によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コンパートメントを備えた第１の電
気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセ
スに供し、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；な
らびに
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極液コ
ンパートメントおよび陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔てられた陰極
液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれる３コンパートメントモノ
ポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸
化リチウム富化水性流を得ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
リチウム化合物を含む水性組成物を、該リチウム化合物の水酸化リチウムへの変換に好
適な条件下で、陽イオン交換膜によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コン
パートメントを備えた第１の電気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポーラ
またはバイポーラ膜電解プロセスに供して所定の程度まで進行させ、第１のリチウム低減
水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；および
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極液コ
ンパートメントおよび陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔てられた陰極
液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれる３コンパートメントモノ
ポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸
化リチウム富化水性流を得ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、陽イオン交換膜
によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コンパートメントを備えた第１の電
気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセ
スに供して所定の程度まで進行させ、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム
富化水性流を得ること；ならびに
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極液コ
ンパートメントおよび陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔てられた陰極
液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれる３コンパートメントモノ
ポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸
化リチウム富化水性流を得ること
を含む、水酸化リチウムの調製方法も包含される。
したがって、本開示の一態様により：
リチウム化合物を含む水性組成物を、該リチウム化合物の水酸化リチウムへの変換に好
適な条件下で、第１のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第１のリチウム低減水性流
と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で第２のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性
流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得ること；および
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
本開示にはまた：
リチウム化合物を含む水性組成物を、該リチウム化合物の水酸化リチウムへの変換に好
適な条件下で、第１のエレクトロメンブレンプロセスに供して所定の程度まで進行させ、
第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で第２のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性
流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得ること；
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、第１のエレクト
ロメンブレンプロセスに供し、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水
性流を得ること；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で第２のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性
流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得ること；
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、第１のエレクト
ロメンブレンプロセスに供して所定の程度まで進行させ、第１のリチウム低減水性流と第
１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で第２のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性
流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得ること；ならびに
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、２コンパートメ
ントメンブレンプロセスを含む第１のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第１のリチ
ウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で３コンパートメントメンブレンプロセスを含む第２のエレクトロメンブ
レンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得
ること；ならびに
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、２コンパートメ
ントメンブレンプロセスを含む第１のエレクトロメンブレンプロセスに供して所定の程度
まで進行させ、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること
；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で３コンパートメントメンブレンプロセスを含む第２のエレクトロメンブ
レンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸化リチウム富化水性流を得
ること；ならびに
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
リチウム化合物を含む水性組成物を、該リチウム化合物の水酸化リチウムへの変換に好
適な条件下で、陽イオン交換膜によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コン
パートメントを備えた第１の電気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポーラ
またはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチ
ウム富化水性流を得ること；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極液コ
ンパートメントおよび陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔てられた陰極
液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれる３コンパートメントモノ
ポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸
化リチウム富化水性流を得ること；ならびに
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、陽イオン交換膜
によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コンパートメントを備えた第１の電
気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセ
スに供し、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極液コ
ンパートメントおよび陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔てられた陰極
液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれる３コンパートメントモノ
ポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸
化リチウム富化水性流を得ること；ならびに
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
リチウム化合物を含む水性組成物を、該リチウム化合物の水酸化リチウムへの変換に好
適な条件下で、陽イオン交換膜によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コン
パートメントを備えた第１の電気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポーラ
またはバイポーラ膜電解プロセスに供して所定の程度まで進行させ、第１のリチウム低減
水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極液コ
ンパートメントおよび陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔てられた陰極
液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれる３コンパートメントモノ
ポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸
化リチウム富化水性流を得ること；ならびに
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法も包含される。
本開示にはまた：
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、該硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、陽イオン交換膜
によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コンパートメントを備えた第１の電
気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセ
スに供して所定の程度まで進行させ、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム
富化水性流を得ること；
第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製されるの
に好適な条件下で、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極液コ
ンパートメントおよび陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔てられた陰極
液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれる３コンパートメントモノ
ポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸
化リチウム富化水性流を得ること；ならびに
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法も包含される。
別の態様により：
水酸化リチウムを含む水性組成物をＣＯ２と、該ＣＯ２を該組成物中にスパージングす
ることにより反応させ（該スパージングは約１０〜約１２．５のｐＨで行なわれる）、そ
れにより、炭酸リチウムを含む沈殿物を得ること；
少なくとも一部の該沈殿物を清澄器内に挿入して重炭酸リチウムを含む上清みと該炭酸
リチウムを含む固形分とを得、該固形分を該上清みから分離すること；および
該上清みを、該重炭酸リチウムが炭酸リチウムに少なくとも部分変換されるように少な
くとも約８５℃の温度で加熱すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
リチウム化合物を含む水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化リチ
ウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること、ここで、該
電気透析または電気分解中、該リチウム化合物を含む該水性組成物は、約９．５〜約１２
．５の値を有するｐＨに少なくとも実質的に維持される；および
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
リチウム化合物を含む水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化リチ
ウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること、ここで、該
電気透析または電気分解中、リチウム化合物を含む水性組成物は７より大きいｐＨを有す
る；および
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により、
酸焙焼リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組
成物が得られるように水で浸出させること；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；
該リチウム化合物を含む該水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化
リチウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること；ならび
に
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により、塩基焼成リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属
イオンを含む水性組成物が得られるように水で浸出させること；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；
該リチウム化合物を含む該水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化
リチウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること；ならび
に
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により、塩基焼成リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属
イオンを含む水性組成物が得られるように水で浸出させること；
任意選択で、Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基
と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させること；
該少なくとも１種類の金属イオンを少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部
分沈殿させて、該少なくとも１種類の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；
該リチウム化合物を含む該水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化
リチウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること；ならび
に
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
硫酸リチウムを含む水性組成物を、少なくとも一部の該硫酸リチウムが水酸化リチウム
に変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること、ここで、該電気
透析または電気分解中、該硫酸リチウムを含む水性組成物は、約９．５〜約１２．５の値
を有するｐＨに少なくとも実質的に維持される；および
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
硫酸リチウムを含む水性組成物を、少なくとも一部の該硫酸リチウムが水酸化リチウム
に変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること、ここで、該電気
透析または電気分解中、該硫酸リチウムを含む水性組成物は７より大きいｐＨを有する；
および
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
リチウム化合物を含む水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化リチ
ウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること
を含む、水酸化リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
リチウム化合物を含む水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化リチ
ウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供することを含み、該電
気透析または電気分解中、該リチウム化合物を含む該水性組成物は、約９．５〜約１２．
５の値を有するｐＨに少なくとも実質的に維持される、水酸化リチウムの調製方法を提供
する。
別の態様により：
硫酸リチウムを含む水性組成物を、少なくとも一部の該硫酸リチウムが水酸化リチウム
に変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供することを含み、該電気透
析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物は、約９．５〜約１２．５の値を有
するｐＨに少なくとも実質的に維持される、水酸化リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
リチウム化合物を含む水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化リチ
ウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供することを含み、該電
気透析または電気分解中、リチウム化合物を含む水性組成物は７より大きいｐＨを有する
、水酸化リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
硫酸リチウムを含む水性組成物を、少なくとも一部の該硫酸リチウムが水酸化リチウム
に変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供することを含み、該電気透
析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物は７より大きいｐＨを有する、水酸
化リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
酸焙焼リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組
成物が得られるように水で浸出させること；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；ならびに
該リチウム化合物を含む該水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化
リチウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること
を含む、水酸化リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
塩基焼成リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性
組成物が得られるように水で浸出させること；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；ならびに
該リチウム化合物を含む該水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化
リチウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること
を含む、水酸化リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
塩基焼成リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性
組成物が得られるように水で浸出させること；
任意選択で、Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基
と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させること
該少なくとも１種類の金属イオンを少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部
分沈殿させて、該少なくとも１種類の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；ならびに
該リチウム化合物を含む該水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化
リチウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること
を含む、水酸化リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
酸焙焼リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組
成物が得られるように水で浸出させること；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；ならびに
該リチウム化合物を含む該水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化
リチウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること
を含む、水酸化リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
酸焙焼リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組
成物が得られるように水で浸出させること、ここで、該リチウム含有材料は、Ｈ２ＳＯ４
と事前に反応させた材料である；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；ならびに
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが組成物から少なくとも
部分除去され、それにより硫酸リチウムを含む水性組成物が得られるように接触させるこ
と
を含む、硫酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により：
酸焙焼リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組
成物が得られるように水で浸出させること、ここで、該リチウム含有材料は、Ｈ２ＳＯ４
と事前に反応させた材料である；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種類の金属イ
オンを少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種
類の炭酸塩を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；ならびに
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが組成物から少なくとも
部分除去され、それにより硫酸リチウムを含む水性組成物が得られるように接触させるこ
と
を含む、硫酸リチウムの調製方法を提供する。
別の態様により、方法が：
塩基焼成リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性
組成物が得られるように水で浸出させること；
Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基と約４．５〜
約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより該少なくとも１種類の金属イオン
を少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、該少なくとも１種類
の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の該少なくとも１種類
の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、該水性組成物を該沈殿物から分
離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；
該リチウム化合物を含む該水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化
リチウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること；ならび
に
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含むものであるか；
あるいは
塩基焼成リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性
組成物が得られるように水で浸出させること；
任意選択で、Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含む該水性組成物を塩基
と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させること；
該少なくとも１種類の金属イオンを少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部
分沈殿させて、該少なくとも１種類の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオ
ンを有する該水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応
させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種
類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈殿させ
て、該少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低
減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるように
し、該水性組成物を該沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、該低減された含量の該少なくとも１種類の金属イオンを有する該
水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが該組成物から少なくと
も部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触させ
ること；
該リチウム化合物を含む該水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化
リチウムに変換されるのに適した条件下で電気透析または電気分解に供すること；ならび
に
該水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含むものである、炭酸リチウムの調製を提供する。
別の態様により：
硫酸リチウムを含む水性組成物を、少なくとも一部の該硫酸リチウムが水酸化リチウム
に変換されるのに適した条件下で電気分解または電気透析に供することを含み、該電気分
解中、該硫酸リチウムを含む水性組成物は７より大きいｐＨを有する、水酸化リチウムの
調製方法を提供する。
別の態様により：
リチウム化合物を含む水性組成物を、少なくとも一部の該リチウム化合物が水酸化リチ
ウムに変換されるのに適した条件下で電気分解または電気透析に供することを含み、該電
気分解または電気透析中、硫酸リチウムを含む水性組成物は７より大きいｐＨを有する、
水酸化リチウムの調製方法を提供する。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
硫酸リチウムを含む水性組成物を、少なくとも一部の前記硫酸リチウムが水酸化リチウム
に変換されるのに適した条件下で電気分解または電気透析に供することであって、ここで
、前記電気分解または前記電気透析中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物は約１〜約４
の値を有するｐＨに少なくとも実質的に維持される、こと；および
前記水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法。
（項目２）
前記硫酸リチウムを含む水性組成物が電気分解に供される、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記硫酸リチウムを含む水性組成物がバイポーラ膜電気透析プロセスに供される、項目１
に記載の方法。
（項目４）
前記硫酸リチウムを含む水性組成物がモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供さ
れる、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記硫酸リチウムを含む水性組成物がモノポーラまたはバイポーラ３コンパートメント膜
電解プロセスに供される、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記電気分解中、前記ｐＨが約２〜約４の値または約２の値に少なくとも実質的に維持さ
れる、項目２、３、４または５に記載の方法。
（項目７）
前記硫酸リチウムを含む水性組成物が電気透析に供される、項目１に記載の方法。
（項目８）
前記硫酸リチウムを含む水性組成物がバイポーラ３コンパートメント電気透析プロセスに
供される、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記電気透析中、前記ｐＨが約１〜約２の値に少なくとも実質的に維持される、項目７ま
たは８に記載の方法。
（項目１０）
３コンパートメント膜電解セル内で行なわれる、項目１に記載の方法。
（項目１１）
モノポーラまたはバイポーラ３コンパートメント膜電解セル内で行なわれる、項目１に記
載の方法。
（項目１２）
前記硫酸リチウムを中央コンパートメント内に、水酸化リチウムを含む水性組成物を陰極
コンパートメント内に、硫酸を含む水性組成物を陽極コンパートメント内に導入すること
により行なわれる、項目１に記載の方法。
（項目１３）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約３５〜約７０ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約４５〜約６５ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１２に記載の方法。
（項目１５）
前記方法中、前記硫酸を含む水性組成物が、約２０〜約５０ｇ／Ｌの硫酸濃度に少なくと
も実質的に維持される、項目１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６）
前記方法中、前記硫酸を含む水性組成物が、約２５〜約３５ｇ／Ｌの硫酸濃度に少なくと
も実質的に維持される、項目１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
（項目１７）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物が、約１０〜約２０ｇ／Ｌの硫酸リチウ
ム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１２〜１６のいずれか１項に記載の方法。
（項目１８）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物が、約１３〜約１７ｇ／Ｌの硫酸リチウ
ム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１２〜１６のいずれか１項に記載の方法。
（項目１９）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約２０〜約８０℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約２０〜約６０℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約３０〜約４０℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２２）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約５０〜約６０℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２３）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約４６〜約５４℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２４）
前記方法中、電流が約４００〜約３０００Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持され
る、項目１〜２３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２５）
前記方法中、電流が約４００〜約２０００Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持され
る、項目１〜２３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２６）
前記方法中、電流が約４００〜約１０００Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持され
る、項目１〜２３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２７）
前記方法中、電流が約４００〜約６００Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持される
、項目１〜２３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２８）
前記方法中、電流が約４２５〜約５７５Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持される
、項目１〜２３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２９）
前記方法中、電流が約４５０〜約５５０Ａ／ｍ２または約４７５〜約５２５Ａ／ｍ２の密
度に少なくとも実質的に維持される、項目１〜２３のいずれか１項に記載の方法。
（項目３０）
前記方法中、電流が一定値に少なくとも実質的に維持される、項目１〜２９のいずれか１
項に記載の方法。
（項目３１）
前記方法中、電圧が一定値に少なくとも実質的に維持される、項目１〜２９のいずれか１
項に記載の方法。
（項目３２）
硫酸リチウムを含む水性組成物を、少なくとも一部の前記硫酸リチウムが水酸化リチウム
に変換されるのに適した条件下で電気分解または電気透析に供することであって、ここで
、前記電気分解または前記電気透析中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物は約１〜約４
の値を有するｐＨに少なくとも実質的に維持される、こと
前記水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法。
（項目３３）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物が電気分解に供される、項目３２に記載の方法
。
（項目３４）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物がモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス
に供される、項目３２に記載の方法。
（項目３５）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物がモノポーラまたはバイポーラ３コンパートメ
ント膜電解プロセスに供される、項目３２に記載の方法。
（項目３６）
前記電気分解中、前記ｐＨが約２〜約４の値に少なくとも実質的に維持される、項目３３
、３４または３５に記載の方法。
（項目３７）
前記電気分解中、前記ｐＨが約２の値に少なくとも実質的に維持される、項目３３、３４
または３５に記載の方法。
（項目３８）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物が電気透析に供される、項目３２に記載の方法
。
（項目３９）
モノポーラまたはバイポーラ３コンパートメント膜電解セル内で行なわれる、項目３２に
記載の方法。
（項目４０）
前記電気透析中、前記ｐＨが約１〜約２の値に少なくとも実質的に維持される、項目３８
または３９に記載の方法。
（項目４１）
３コンパートメント膜電解セル内で行なわれる、項目３２〜３７のいずれか１項に記載の
方法。
（項目４２）
モノポーラまたはバイポーラ３コンパートメント膜電解セル内で行なわれる、項目３２〜
３７のいずれか１項に記載の方法。
（項目４３）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物を中央コンパートメント内に、水酸化リチウム
を含む水性組成物を陰極コンパートメント内に、酸を含む水性組成物を陽極コンパートメ
ント内に導入することにより行なわれる、項目３２〜４２のいずれか１項に記載の方法。
（項目４４）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約３５〜約７０ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目４３に記載の方法。
（項目４５）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約４５〜約６５ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目４３に記載の方法。
（項目４６）
前記方法中、前記酸を含む水性組成物が、約２０〜約４０ｇ／Ｌの硫酸濃度に少なくとも
実質的に維持された硫酸を含む水性組成物である、項目４３〜４５のいずれか１項に記載
の方法。
（項目４７）
前記方法中、前記酸を含む水性組成物が、約２５〜約３５ｇ／Ｌの硫酸濃度に少なくとも
実質的に維持された硫酸を含む水性組成物である、項目４３〜４５のいずれか１項に記載
の方法。
（項目４８）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物が、硫酸リチウム、塩化リチウム、フッ化リチ
ウム、炭酸リチウム、重炭酸リチウム、酢酸リチウム、ステアリン酸リチウムまたはクエ
ン酸リチウムを含むものである、項目４３〜４５のいずれか１項に記載の方法。
（項目４９）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物が硫酸リチウムを含むものである、項目４８に
記載の方法。
（項目５０）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物が、約１０〜約２０ｇ／Ｌの硫酸リチウ
ム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目４９に記載の方法。
（項目５１）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物が、約１３〜約１７ｇ／Ｌの硫酸リチウ
ム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目４９に記載の方法。
（項目５２）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約２０〜約８０℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目４９〜５１のいずれか１項に記載の方法。
（項目５３）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約２０〜約６０℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目４９〜５１のいずれか１項に記載の方法。
（項目５４）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約３０〜約４０℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目４９〜５１のいずれか１項に記載の方法。
（項目５５）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約５０〜約６０℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目４９〜５１のいずれか１項に記載の方法。
（項目５６）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約４６〜約５４℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目４９〜５１のいずれか１項に記載の方法。
（項目５７）
前記方法中、電流が約４００〜約１５００Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持され
る、項目３２〜５６のいずれか１項に記載の方法。
（項目５８）
前記方法中、電流が約４００〜約１２００Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持され
る、項目３２〜５６のいずれか１項に記載の方法。
（項目５９）
前記方法中、電流が約４００〜約１０００Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持され
る、項目３２〜５６のいずれか１項に記載の方法。
（項目６０）
前記方法中、電流が約４００〜約６００Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持される
、項目３２〜５６のいずれか１項に記載の方法。
（項目６１）
前記方法中、電流が約４２５〜約５７５Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持される
、項目３２〜５６のいずれか１項に記載の方法。
（項目６２）
前記方法中、電流が約４５０〜約５５０Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持される
、項目３２〜５６のいずれか１項に記載の方法。
（項目６３）
前記方法中、電流が一定値に少なくとも実質的に維持される、項目３２〜５６のいずれか
１項に記載の方法。
（項目６４）
前記方法中、電圧が一定値に少なくとも実質的に維持される、項目３２〜５６のいずれか
１項に記載の方法。
（項目６５）
前記方法中に使用される陽極液がアンモニアを含むものである、項目１〜６４のいずれか
１項に記載の方法。
（項目６６）
前記方法中に使用される陽極液がアンモニアを含むものであり、それによりアンモニウム
塩が生じる、項目１〜６４のいずれか１項に記載の方法。
（項目６７）
さらに、アンモニアを陽極またはその隣接部に添加することを含み、前記陽極は前記方法
に使用されるものである、項目１〜６４のいずれか１項に記載の方法。
（項目６８）
さらに、アンモニアを陽極またはその隣接部に添加し、それによりアンモニウム塩を生じ
させることを含み、ここで、前記陽極は前記方法に使用されるものである、項目１〜６４
のいずれか１項に記載の方法。
（項目６９）
さらに、アンモニアを前記方法に使用される陽極液中に添加することを含む、項目１〜６
４のいずれか１項に記載の方法。
（項目７０）
さらに、アンモニアを前記方法に使用される陽極液中に添加し、それによりアンモニウム
塩を生じさせることを含む、項目１〜６４のいずれか１項に記載の方法。
（項目７１）
前記アンモニウム塩が（ＮＨ４）２ＳＯ４である、項目６６、６８および７０のいずれか
１項に記載の方法。
（項目７２）
リチウム化合物を含む水性組成物を、少なくとも一部の前記リチウム化合物が水酸化リチ
ウムに変換されるのに適した条件下で電気分解または電気透析に供すること、
前記水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法。
（項目７３）
３コンパートメント膜電解セル内で行なわれる、項目７２に記載の方法。
（項目７４）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物を中央コンパートメント内に、水酸化リチウム
を含む水性組成物を陰極コンパートメント内に、ＮＨ３を含む水性組成物を陽極コンパー
トメント内に導入することにより行なわれる、項目７２に記載の方法。
（項目７５）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物が、硫酸リチウム、塩化リチウム、フッ化リチ
ウム、炭酸リチウム、重炭酸リチウム、酢酸リチウム、ステアリン酸リチウムまたはクエ
ン酸リチウムを含むものである、項目７２または７３に記載の方法。
（項目７６）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物が硫酸リチウムを含むものである、項目７５に
記載の方法。
（項目７７）
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物がさらにＮａ＋を含むものである、項目７２〜
７６のいずれか１項に記載の方法。
（項目７８）
前記方法中、前記硫酸リチウムを含む水性組成物の温度が約２０〜約８０℃の値に少なく
とも実質的に維持される、項目７５または７６に記載の方法。
（項目７９）
前記方法中に使用される陽極液がアンモニアを含むものである、項目７２または７３に記
載の方法。
（項目８０）
前記方法中に使用される陽極液がアンモニアを含むものであり、それによりアンモニウム
塩が生じる、項目７２または７３に記載の方法。
（項目８１）
さらに、アンモニアを陽極またはその隣接部に添加することを含み、前記陽極は前記方法
に使用されるものである、項目７２または７３に記載の方法。
（項目８２）
さらに、アンモニアを陽極またはその隣接部に添加し、それによりアンモニウム塩を生じ
させることを含み、ここで、前記陽極は前記方法に使用されるものである、項目７２また
は７３に記載の方法。
（項目８３）
さらに、アンモニアを前記方法に使用される陽極液中に添加することを含む、項目７２ま
たは７３に記載の方法。
（項目８４）
さらに、アンモニアを前記方法に使用される陽極液中に添加し、それによりアンモニウム
塩を生じさせることを含む、項目７２または７３に記載の方法。
（項目８５）
前記アンモニウム塩が（ＮＨ４）２ＳＯ４である、項目８０、８２および８４のいずれか
１項に記載の方法。
（項目８６）
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、前記硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、２コンパートメ
ントメンブレンプロセスを含む第１のエレクトロメンブレンプロセスに供し、第１のリチ
ウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；ならびに
前記第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製され
るのに好適な条件下で、３コンパートメントメンブレンプロセスを含む第２のエレクトロ
メンブレンプロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２の水酸化リチウム富化水性
流を得ること；ならびに
前記水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法。
（項目８７）
前記第１のエレクトロメンブレンプロセス中、水酸化リチウムを調製するための前記硫酸
リチウムおよび／または重硫酸リチウムの変換を所定の程度まで進行させる、項目８６に
記載の方法。
（項目８８）
前記第１のエレクトロメンブレンプロセスが２コンパートメントモノポーラまたはバイポ
ーラ膜電解プロセスを含む、項目８６または８５に記載の方法。
（項目８９）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスが、陽イオン交換膜
によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コンパートメントを備えた第１の電
気化学セル内で行なわれる、項目８８に記載の方法。
（項目９０）
前記陽イオン交換膜がペルフルオリネートスルホン酸を含むものである、項目８９に記載
の方法。
（項目９１）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、硫酸リチウムお
よび／または重硫酸リチウムを含む水性流が前記陽極液コンパートメント内に導入され、
前記第１のリチウム低減水性流が前記陽極液コンパートメントから取り出され、前記第１
の水酸化リチウム富化水性流が前記陰極液コンパートメントから取り出される、項目８９
または９０に記載の方法。
（項目９２）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記硫酸リチウ
ムおよび／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換を、ヒドロキシド電流効率が
それ以上少なくとも実質的に維持されなくなり、そのため低下するまで進行させる、項目
９１に記載の方法。
（項目９３）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記硫酸リチウ
ムおよび／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換を、前記陽極液コンパートメ
ントにおけるｐＨが約０．４〜約１．０の値になるまで進行させる、項目９１に記載の方
法。
（項目９４）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記硫酸リチウ
ムおよび／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換を、前記陽極液コンパートメ
ントにおけるｐＨが約０．５〜約０．７の値になるまで進行させる、項目９１に記載の方
法。
（項目９５）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陰極液コンパ
ートメントにおいて、水酸化リチウムが約２Ｍ〜約４Ｍの濃度に少なくとも実質的に維持
される、項目９１〜９４のいずれか１項に記載の方法。
（項目９６）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陰極液コンパ
ートメントにおいて、水酸化リチウムが約３Ｍの濃度に少なくとも実質的に維持される、
項目９１〜９４のいずれか１項に記載の方法。
（項目９７）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、硫酸リチウムお
よび／または重硫酸リチウムを含む前記水性流が前記陽極液コンパートメント内に約２０
℃〜約１００℃の温度で導入される、項目９１〜９６のいずれか１項に記載の方法。
（項目９８）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、硫酸リチウムお
よび／または重硫酸リチウムを含む前記水性流が前記陽極液コンパートメント内に約８０
℃の温度で導入される、項目９１〜９６のいずれか１項に記載の方法。
（項目９９）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第１のリチ
ウム低減水性流が前記陽極液コンパートメントから約６０℃〜約８５℃の温度で取り出さ
れる、項目９１〜９８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１００）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第１のリチ
ウム低減水性流が前記陽極液コンパートメントから約６０℃の温度で取り出される、項目
９１〜９８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０１）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第１の電気
化学セル内の温度が約６０℃〜約８５℃の値に少なくとも実質的に維持される、項目８９
〜１００のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０２）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第１の電気
化学セル内の温度が約８０℃の値に少なくとも実質的に維持される、項目８９〜１００の
いずれか１項に記載の方法。
（項目１０３）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電流密度が約０
．５ｋＡ／ｍ２〜約６ｋＡ／ｍ２の値に少なくとも実質的に維持される、項目８８〜１０
２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０４）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電流密度が約３
ｋＡ／ｍ２〜約５ｋＡ／ｍ２の値に少なくとも実質的に維持される、項目８８〜１０２の
いずれか１項に記載の方法。
（項目１０５）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電流密度が約４
ｋＡ／ｍ２の値に少なくとも実質的に維持される、項目８８〜１０２のいずれか１項に記
載の方法。
（項目１０６）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電圧が約３Ｖ〜
約８Ｖの値に少なくとも実質的に維持される、項目８８〜１０５のいずれか１項に記載の
方法。
（項目１０７）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電圧が約５Ｖ〜
約１０Ｖの値に少なくとも実質的に維持される、項目８８〜１０５のいずれか１項に記載
の方法。
（項目１０８）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電圧が約４Ｖ〜
約６Ｖの値に少なくとも実質的に維持される、項目８８〜１０５のいずれか１項に記載の
方法。
（項目１０９）
前記第１の電気化学セルが約２００ｍ２〜約２０００ｍ２のセル面積を有する、項目８９
〜１０８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１１０）
前記第１の電気化学セルが約４００ｍ２〜約５００ｍ２のセル面積を有する、項目８９〜
１０８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１１１）
前記第２のエレクトロメンブレンプロセスが３コンパートメントモノポーラまたはバイポ
ーラ膜電解プロセスを含む、項目８６〜１１０のいずれか１項に記載の方法。
（項目１１２）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスが、陰イオン交換膜
によって中央コンパートメントと隔てられた陽極液コンパートメントおよび陽イオン交換
膜によって前記中央コンパートメントと隔てられた陰極液コンパートメントを備えた第２
の電気化学セル内で行なわれる、項目１１１に記載の方法。
（項目１１３）
前記陽イオン交換膜がスルホン化ポリテトラ−フルオロエチレンを含むものである、項目
１１２に記載の方法。
（項目１１４）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第１のリチ
ウム低減水性流が前記中央コンパートメント内に導入され、前記第２のリチウム低減水性
流が前記中央コンパートメントから取り出され、前記第２の水酸化リチウム富化水性流が
前記陰極液コンパートメントから取り出される、項目１１２または１１３に記載の方法。
（項目１１５）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスがさらに、前記陽極
液コンパートメント内で硫酸を生成させ、前記陽極液コンパートメントから硫酸含有水性
流を取り出すことを含む、項目１１４に記載の方法。
（項目１１６）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記陰イオン交
換膜がプロトン阻止膜である、項目１１５に記載の方法。
（項目１１７）
前記プロトン阻止膜がＦｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢである、項目１１６に記載の方法。
（項目１１８）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陽極液コンパ
ートメントにおいて、前記硫酸が約０．１Ｍ〜約２Ｍの硫酸濃度に少なくとも実質的に維
持される、項目１１５〜１１７のいずれか１項に記載の方法。
（項目１１９）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陽極液コンパ
ートメントにおいて、前記硫酸が、約０．７Ｍ〜約１．２Ｍに等しいか、またはそれより
低い硫酸濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１１５〜１１７のいずれか１項に記
載の方法。
（項目１２０）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陽極液コンパ
ートメントにおいて、前記硫酸が、約０．８Ｍに等しいか、またはそれより低い硫酸濃度
に少なくとも実質的に維持される、項目１１５〜１１７のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２１）
前記３コンパートメント膜電解プロセスの前記陰極液コンパートメントにおいて、前記水
酸化リチウムが約１Ｍ〜約３Ｍの濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１１５〜１
２０のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２２）
前記３コンパートメント膜電解プロセスの前記陰極液コンパートメントにおいて、前記水
酸化リチウムが約２Ｍの濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１１５〜１２０のい
ずれか１項に記載の方法。
（項目１２３）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第１のリチ
ウム低減水性流が前記中央コンパートメント内に約４０℃〜約８５℃の温度で導入される
、項目１１５〜１２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２４）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第１のリチ
ウム低減水性流が前記中央コンパートメント内に約６０℃の温度で導入される、項目１１
５〜１２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２５）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第２のリチ
ウム低減水性流が前記陽極液コンパートメントから約４０℃〜約８０℃の温度で取り出さ
れる、項目１１５〜１２４のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２６）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第２のリチ
ウム低減水性流が前記陽極液コンパートメントから約６０℃の温度で取り出される、項目
１１５〜１２４のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２７）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第２の電気
化学セル内の温度が約５０℃〜約７０℃の値に少なくとも実質的に維持される、項目１１
５〜１２４のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２８）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第２の電気
化学セル内の温度が約６０℃の値に少なくとも実質的に維持される、項目１１５〜１２６
のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２９）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電流密度が約０
．５ｋＡ／ｍ２〜約５ｋＡ／ｍ２の値に少なくとも実質的に維持される、項目１１５〜１
２８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３０）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電流密度が約１
ｋＡ／ｍ２〜約約（ａｂｏｕｔ ｏｆ ａｂｏｕｔ）１ｋＡ／ｍ２の値に少なくとも実質
的に維持される、項目１１５〜１２８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３１）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電圧が約５Ｖ〜
約９Ｖの値に少なくとも実質的に維持される、項目１１５〜１３０のいずれか１項に記載
の方法。
（項目１３２）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、電圧が約６Ｖ〜
約８Ｖの値に少なくとも実質的に維持される、項目１１５〜１３０のいずれか１項に記載
の方法。
（項目１３３）
前記第２の電気化学セルが約１０００ｍ２〜約４０００ｍ２のセル面積を有する、項目１
１５〜１３２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３４）
前記第２の電気化学セルが約２０００ｍ２〜約３０００ｍ２のセル面積を有する、項目１
１５〜１３２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３５）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスがさらに、アンモニ
アを前記陽極液コンパートメント内に導入し、前記陽極液コンパートメント内で硫酸アン
モニウムを生成させ、硫酸アンモニウム含有水性流を前記陽極液コンパートメントから取
り出すことを含む、項目１３４に記載の方法。
（項目１３６）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記陰イオン交
換膜がプロトン阻止膜でない、項目１３５に記載の方法。
（項目１３７）
前記陰イオン交換膜がＡｓｔｏｍ ＡＨＡ膜である、項目１３６に記載の方法。
（項目１３８）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陽極液コンパ
ートメントにおいて、前記硫酸アンモニウムが約０．５Ｍ〜約４Ｍの硫酸アンモニウム濃
度に少なくとも実質的に維持される、項目１３５〜１３７のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３９）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陽極液コンパ
ートメントにおいて、前記硫酸アンモニウムが約３Ｍの硫酸アンモニウム濃度に少なくと
も実質的に維持される、項目１３５〜１３７のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４０）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陰極液コンパ
ートメントにおいて、前記水酸化リチウムが約１Ｍ〜約３Ｍの濃度に少なくとも実質的に
維持される、項目１３５〜１３９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４１）
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陰極液コンパ
ートメントにおいて、前記水酸化リチウムが約２Ｍの濃度に少なくとも実質的に維持され
る、項目１３５〜１３９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４２）
さらに、少なくとも一部の前記第２のリチウム低減水性流を前記第１のエレクトロメンブ
レンプロセスに再利用することを含む、項目８６〜１４１のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４３）
前記第２のリチウム低減水性流が、前記第２のエレクトロメンブレンプロセス中、前記第
２の電気化学セルの前記中央コンパートメントにおけるｐＨが約２〜約１２の値に達した
場合に前記第１のエレクトロメンブレンプロセスに再利用される、項目１４２に記載の方
法。
（項目１４４）
前記第２のリチウム低減水性流が、前記第２のエレクトロメンブレンプロセス中、前記第
２の電気化学セルの前記中央コンパートメントにおけるｐＨが約３〜約１０の値に達した
場合に前記第１のエレクトロメンブレンプロセスに再利用される、項目１４２に記載の方
法。
（項目１４５）
さらに、前記再利用された第２のリチウム低減水性流を、前記陽極液コンパートメントに
おけるｐＨが約０．５〜約０．８の値になるまで前記２コンパートメントモノポーラまた
はバイポーラ膜電解プロセスに供し、次いで、再度、前記第１のリチウム低減水性流を前
記第２のエレクトロメンブレンプロセスに供することを含む、項目１４４に記載の方法。
（項目１４６）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陽極液コンパ
ートメントおよび／または前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プ
ロセスの前記中央コンパートメントにおけるｐＨが少なくとも実質的に維持される、項目
１４５に記載の方法。
（項目１４７）
ｐＨが、前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの電流密度
、前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの電流密度、前記
第１のリチウム低減水性流の流速および前記第２のリチウム低減水性流の流速の少なくと
も１つを調整することにより少なくとも実質的に維持される、項目１４６に記載の方法。
（項目１４８）
前記所定の程度が、前記水性組成物中に含まれた前記硫酸リチウムおよび／または重硫酸
リチウムの約３０〜約６０％の消費を含む、項目８７〜１４７のいずれか１項に記載の方
法。
（項目１４９）
前記所定の程度が、前記水性組成物中に含まれた前記硫酸リチウムおよび／または重硫酸
リチウムの約３５〜約４５％の消費を含む、項目８７〜１４７のいずれか１項に記載の方
法。
（項目１５０）
前記所定の程度が、前記水性組成物中に含まれた前記硫酸リチウムおよび／または重硫酸
リチウムの約３８〜約４２％の消費を含む、項目８７〜１４７のいずれか１項に記載の方
法。
（項目１５１）
前記水性組成物が硫酸リチウムを含むものであり、前記所定の程度が、前記水性組成物中
に含まれた前記硫酸リチウムの約３０〜約５０％の消費を含む、項目８７〜１４７のいず
れか１項に記載の方法。
（項目１５２）
前記水性組成物が硫酸リチウムを含むものであり、前記所定の程度が、前記水性組成物中
に含まれた前記硫酸リチウムの約３５〜約４５％の消費を含む、項目８７〜１４７のいず
れか１項に記載の方法。
（項目１５３）
前記水性組成物が硫酸リチウムを含むものであり、前記所定の程度が、前記水性組成物中
に含まれた前記硫酸リチウムの約３８〜約４２％の消費を含む、項目８７〜１４７のいず
れか１項に記載の方法。
（項目１５４）
硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、前記硫酸リチウムおよ
び／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換に好適な条件下で、陽イオン交換膜
によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液コンパートメントを備えた第１の電
気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセ
スに供し、第１のリチウム低減水性流と第１の水酸化リチウム富化水性流を得ること；
前記第１のリチウム低減水性流を、少なくともさらに一部の水酸化リチウムが調製され
るのに好適な条件下で、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極
液コンパートメントおよび陽イオン交換膜によって前記中央コンパートメントと隔てられ
た陰極液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれる３コンパートメン
トモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに供し、第２のリチウム低減水性流と第２
の水酸化リチウム富化水性流を得ること；ならびに
前記水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法。
（項目１５５）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、水酸化リチウム
を調製するための前記硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムの消費を所定の程度ま
で進行させる、項目１５４に記載の方法。
（項目１５６）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、硫酸リチウムお
よび／または重硫酸リチウムを含む水性流が前記陽極液コンパートメント内に導入され、
前記第１のリチウム低減水性流が前記陽極液コンパートメントから取り出され、前記第１
の水酸化リチウム富化水性流が前記陰極液コンパートメントから取り出され；
前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、前記第１のリ
チウム低減水性流が前記中央コンパートメント内に導入され、前記第２のリチウム低減水
性流が前記中央コンパートメントから取り出され、前記第２の水酸化リチウム富化水性流
が前記陰極液コンパートメントから取り出される、
項目１５４または１５５に記載の方法。
（項目１５７）
さらに、少なくとも一部の前記第２のリチウム低減水性流を前記２コンパートメントモノ
ポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに再利用することを含む、項目１５６に記載の方
法。
（項目１５８）
前記第２のリチウム低減水性流が、前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ
膜電解プロセス中、前記第２の電気化学セルの前記中央コンパートメントにおけるｐＨが
約３〜約１０の値に達した場合に前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜
電解プロセスに再利用される、項目１５７に記載の方法。
（項目１５９）
前記第２のリチウム低減水性流が、前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ
膜電解プロセス中、前記第２の電気化学セルの前記中央コンパートメントにおけるｐＨが
約５〜約８の値に達した場合に前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電
解プロセスに再利用される、項目１５８に記載の方法。
（項目１６０）
さらに、前記再利用された第２のリチウム低減水性流を、前記陽極液コンパートメントに
おけるｐＨが約０．５〜約０．８の値になるまで前記第１のエレクトロメンブレンプロセ
スに供し、次いで、再度、前記第１のリチウム低減水性流を前記第２のエレクトロメンブ
レンプロセスに供することを含む、項目１５９に記載の方法。
（項目１６１）
前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの前記陽極液コンパ
ートメントおよび／または前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プ
ロセスの前記中央コンパートメントにおけるｐＨが少なくとも実質的に維持される、項目
１６０に記載の方法。
（項目１６２）
ｐＨが、前記２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの電流密度
、前記３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの電流密度、前記
第１のリチウム低減水性流の流速および前記第２のリチウム低減水性流の流速の少なくと
も１つを調整することにより少なくとも実質的に維持される、項目１６１に記載の方法。
（項目１６３）
さらに、少なくとも一部の前記第２の水酸化リチウム富化水性流を前記第１のエレクトロ
メンブレンプロセスに再利用することを含む、項目１〜１６２のいずれか１項に記載の方
法。
（項目１６４）
連続プロセスとして操作される、項目８６〜１６３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６５）
半連続プロセスとして操作される、項目８６〜１６３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６６）
さらに、第１の水素含有流を前記第１の電気化学セルの前記陰極液コンパートメントから
取り出すことを含む、項目９０〜１６５のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６７）
さらに、第２の水素含有流を前記第２の電気化学セルの前記陰極液コンパートメントから
取り出すことを含む、項目９０〜１６６のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６８）
さらに、第１の酸素含有流を前記第１の電気化学セルの前記陽極液コンパートメントから
取り出すことを含む、項目９０〜１６７のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６９）
さらに、第２の酸素含有流を前記第２の電気化学セルの前記陽極液コンパートメントから
取り出すことを含む、項目９０〜１６８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１７０）
水酸化リチウムの炭酸リチウムへの変換が：
前記水酸化リチウムを含む水性組成物をＣＯ２と、前記ＣＯ２を前記組成物中にスパー
ジングすることにより反応させ（前記スパージングは約１０〜約１２．５のｐＨで行なわ
れる）、それにより、前記炭酸リチウムを含む沈殿物を得ること；
少なくとも一部の前記沈殿物を清澄器内に挿入して重炭酸リチウムを含む上清みと前記
炭酸リチウムを含む固形分とを得、前記固形分を前記上清みから分離すること；および
前記上清みを、前記重炭酸リチウムが炭酸リチウムに少なくとも部分変換されるように
少なくとも約８５℃の温度で加熱すること
により行なわれる、項目１〜１６９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１７１）
前記上清みを、前記重炭酸リチウムが炭酸リチウムに少なくとも部分変換され、含有され
た溶存炭酸リチウム（あれば）が沈殿されるように少なくとも約８５℃の前記温度で加熱
すること
を含む、項目１７０に記載の方法。
（項目１７２）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０〜約１２．５の値に少なくとも実質的に維持され
る、項目１７０または１７１に記載の方法。
（項目１７３）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０．５〜約１２．０の値に少なくとも実質的に維持
される、項目１７０または１７１に記載の方法。
（項目１７４）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０．５〜約１１．５の値に少なくとも実質的に維持
される、項目１７０または１７１に記載の方法。
（項目１７５）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０．７〜約１１．３の値に少なくとも実質的に維持
される、項目１７０または１７１に記載の方法。
（項目１７６）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０．８〜約１１．２または約１０．９〜約１１．１
の値に少なくとも実質的に維持される、項目１７０または１７１に記載の方法。
（項目１７７）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１１の値に少なくとも実質的に維持される、項目１７
０または１７１に記載の方法。
（項目１７８）
前記上清みを少なくとも約８７℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目１７９）
前記上清みを少なくとも約８９℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目１８０）
前記上清みを少なくとも約９１℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目１８１）
前記上清みを少なくとも約９３℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目１８２）
前記上清みを少なくとも約９５℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目１８３）
前記上清みを少なくとも約９７℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目１８４）
前記上清みを約８５℃〜約１０５℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１
項に記載の方法。
（項目１８５）
前記上清みを約９０℃〜約１００℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１
項に記載の方法。
（項目１８６）
前記上清みを約９２℃〜約９８℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目１８７）
前記上清みを約９３℃〜約９７℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目１８８）
前記上清みを約９４℃〜約９６℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目１８９）
前記上清みを約９５℃の温度で加熱する、項目１７０〜１７７のいずれか１項に記載の方
法。
（項目１９０）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約３０〜約７０ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１７０〜１８９のいずれか１項に記載
の方法。
（項目１９１）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約４０〜約６０ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１７０〜１９０のいずれか１項に記載
の方法。
（項目１９２）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約４８〜約５５ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目１７０〜１９０のいずれか１項に記載
の方法。
（項目１９３）
前記スパージングが約１５〜約３０℃の温度で行なわれる、項目１７０〜１９２のいずれ
か１項に記載の方法。
（項目１９４）
前記方法中、前記上清みが、加熱される場合、約１〜約１０ｇ／ＬのＬｉ濃度に少なくと
も実質的に維持される、項目１７０〜１９３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１９５）
前記方法中、前記上清みが、加熱される場合、約２〜約６ｇ／ＬのＬｉ濃度に少なくとも
実質的に維持される、項目１７０〜１９３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１９６）
前記方法中、前記上清みが、加熱される場合、約３〜約５ｇ／ＬのＬｉ濃度に少なくとも
実質的に維持される、項目１７０〜１９３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１９７）
酸焙焼リチウム含有材料を、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組成
物が得られるように水で浸出させること；
Ｌｉ＋および前記少なくとも１種類の金属イオンを含む前記水性組成物を塩基と約４．
５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより前記少なくとも１種類の金属
イオンを少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈殿させて、前記少なくと
も１種類の水酸化物を含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の前記少なく
とも１種類の金属イオンを有する水性組成物とが得られるようにし、前記水性組成物を前
記沈殿物から分離すること；
任意選択で、Ｌｉ＋を含んでおり、前記低減された含量の前記少なくとも１種類の金属
イオンを有する前記水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるよう
に反応させ、任意選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくと
も１種類の金属イオンを任意選択で少なくとも１種類の炭酸塩の形態で少なくとも部分沈
殿させて、前記少なくとも１種類の炭酸塩を任意選択的に含む沈殿物と、Ｌｉ＋を含んで
おり、低減された含量の前記少なくとも１種類の金属イオンを有する、水性組成物とが得
られるようにし、前記水性組成物を前記沈殿物から分離すること；
Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の前記少なくとも１種類の金属イオンを有する前
記水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが前記組成物から少な
くとも部分除去され、それによりリチウム化合物を含む水性組成物が得られるように接触
させること；
前記リチウム化合物を含む前記水性組成物を項目１〜１９６のいずれか１項に規定した
電気透析または電気分解に供すること；ならびに
前記水酸化リチウムを炭酸リチウムに変換すること
を含む、炭酸リチウムの調製方法。
（項目１９８）
前記Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組成物を前記塩基と約５．０
〜約６．２のｐＨが得られるように反応させる、項目１９７に記載の方法。
（項目１９９）
前記Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組成物を前記塩基と約５．２
〜約６．０のｐＨが得られるように反応させる、項目１９７に記載の方法。
（項目２００）
前記Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組成物を前記塩基と約５．４
〜約５．８のｐＨが得られるように反応させる、項目１９７に記載の方法。
（項目２０１）
前記Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組成物を石灰と反応させる、
項目１９７〜２００のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０２）
前記塩基と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させる前記水性組成物中に含
まれた前記少なくとも１種類の金属イオンが、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋およびＡｌ３＋から選
択される、項目１９７〜２０１のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０３）
前記塩基と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させる前記水性組成物中に含
まれた前記少なくとも１種類の金属イオンがＦｅ３＋を含む、項目１９７〜２０１のいず
れか１項に記載の方法。
（項目２０４）
前記塩基と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させる前記水性組成物中に含
まれた前記少なくとも１種類の金属イオンがＡｌ３＋を含む、項目１９７〜２０１のいず
れか１項に記載の方法。
（項目２０５）
前記塩基と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させる前記水性組成物がＡｌ
３＋とＦｅ３＋を含むものである、項目１９７〜２０４のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０６）
前記沈殿物中に含まれた前記少なくとも１種類の水酸化物が、Ａｌ（ＯＨ）３およびＦｅ
（ＯＨ）３から選択される、項目１９７〜２０５のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０７）
前記沈殿物が、Ａｌ（ＯＨ）３およびＦｅ（ＯＨ）３である少なくとも２種類の水酸化物
を含むものである、項目１９７〜２０５のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０８）
約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように使用される前記塩基が石灰である、項目１９
７〜２０７のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０９）
前記石灰が、約１５重量％〜約２５重量％の濃度を有する水性組成物として供給される、
項目２０８に記載の方法。
（項目２１０）
前記方法がさらに、塩基と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させるＬｉ＋
および前記少なくとも１種類の金属イオンを含む前記水性組成物を少なくとも約３５０ｍ
Ｖの酸化電位に維持することを含む、項目１９７〜２０９のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１１）
前記水性組成物が、Ｏ２を含むガスを該組成物中にスパージングすることにより少なくと
も約３５０ｍＶの酸化電位に少なくとも実質的に維持される、項目２１０に記載の方法。
（項目２１２）
前記ガスが空気である、項目２１１に記載の方法。
（項目２１３）
Ｌｉ＋を含んでおり、前記低減された含量の前記少なくとも１種類の金属イオンを有する
前記水性組成物を前記別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応させ
ることを含む、項目１９７〜２１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１４）
Ｌｉ＋を含んでおり、前記低減された含量の前記少なくとも１種類の金属イオンを有する
前記水性組成物を前記別の塩基と約１０〜約１１のｐＨが得られるように反応させること
を含む、項目１９７〜２１３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１５）
Ｌｉ＋を含んでおり、前記低減された含量の前記少なくとも１種類の金属イオンを有する
前記水性組成物を前記別の塩基と約１０〜約１０．５のｐＨが得られるように反応させる
ことを含む、項目１９７〜２１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１６）
Ｌｉ＋を含んでおり、前記低減された含量の前記少なくとも１種類の金属イオンを有する
前記水性組成物を前記別の塩基と約９．８〜約１０．２のｐＨが得られるように反応させ
ることを含む、項目１９７〜２１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１７）
約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように使用される前記塩基がＮａＯＨである、項
目１９７〜２１６のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１８）
前記少なくとも１種類の金属炭酸塩が、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３および（ＮＨ４）２
ＣＯ３から選択される、項目１９７〜２１６のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１９）
Ｌｉ＋を含んでおり、前記低減された含量の前記少なくとも１種類の金属イオンを有する
前記水性組成物を前記別の塩基と、前記水性組成物中の前記少なくとも１種類の金属イオ
ンの含量が所定の値より下に低減されるのに充分な時間にわたって反応させる、項目１９
７〜２１６のいずれか１項に記載の方法。
（項目２２０）
前記反応が、Ｃａ２＋の含量が約２５０ｍｇ／Ｌより下に低減されるのに充分な時間にわ
たって行なわれる、項目２１９に記載の方法。
（項目２２１）
前記反応が、Ｃａ２＋の含量が約２００ｍｇ／Ｌより下に低減されるのに充分な時間にわ
たって行なわれる、項目２１９に記載の方法。
（項目２２２）
前記イオン交換樹脂がカチオン樹脂である、項目１９７〜２２１のいずれか１項に記載の
方法。
（項目２２３）
前記イオン交換樹脂が、二価および／または三価の金属イオンに対して実質的に選択的で
あるカチオン樹脂である、項目１９７〜２２１のいずれか１項に記載の方法。
（項目２２４）
前記イオン交換樹脂との接触が、前記組成物のＣａ２＋の含量を約１０ｍｇ／Ｌより下に
低減させることを可能にするものである、項目１９７〜２２１のいずれか１項に記載の方
法。
（項目２２５）
前記イオン交換樹脂との接触が、前記組成物のＣａ２＋の含量を約５ｍｇ／Ｌより下に低
減させることを可能にするものである、項目１９７〜２２１のいずれか１項に記載の方法
。
（項目２２６）
前記イオン交換樹脂との接触が、前記組成物のＣａ２＋の含量を約１ｍｇ／Ｌより下に低
減させることを可能にするものである、項目１９７〜２２１のいずれか１項に記載の方法
。
（項目２２７）
前記イオン交換樹脂との接触が、前記組成物のＣａ２＋の含量を約０．５ｍｇ／Ｌより下
に低減させることを可能にするものである、項目１９７〜２２１のいずれか１項に記載の
方法。
（項目２２８）
前記酸焙焼リチウム含有材料を水で、Ｌｉ＋と以下の金属：鉄、アルミニウム、マンガン
およびマグネシウムから選択される少なくとも３種類の金属イオンとを含む前記水性組成
物が得られるように浸出させる、項目１９７〜２２７のいずれか１項に記載の方法。
（項目２２９）
前記酸焙焼リチウム含有材料を水で、Ｌｉ＋とＡｌ３＋、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ｍｇ２＋
、Ｃａ２＋およびＭｎ２＋から選択される少なくとも４種類の金属イオンとを含む前記水
性組成物が得られるように浸出させる、項目１９７〜２２７のいずれか１項に記載の方法
。
（項目２３０）
水酸化リチウムの炭酸リチウムへの変換が：
前記水酸化リチウムを含む水性組成物をＣＯ２と、前記ＣＯ２を前記組成物中にスパー
ジングすることにより反応させ（前記スパージングは約１０〜約１２．５のｐＨで行なわ
れる）、それにより、前記炭酸リチウムを含む沈殿物を得ること；
少なくとも一部の前記沈殿物を清澄器内に挿入し、重炭酸リチウムを含む上清みと前記
炭酸リチウムを含む固形分とを得、前記固形分を前記上清みから分離すること；および
前記上清みを、前記重炭酸リチウムが炭酸リチウムに少なくとも部分変換されるように
少なくとも約８５℃の温度で加熱すること
により行なわれる、項目１９７〜２２９のいずれか１項に記載の方法。
（項目２３１）
前記上清みを、前記重炭酸リチウムが炭酸リチウムに少なくとも部分変換され、含有され
た溶存炭酸リチウム（あれば）が沈殿されるように少なくとも約８５℃の前記温度で加熱
することを含む、項目２３０に記載の方法。
（項目２３２）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０〜約１２．５の値に少なくとも実質的に維持され
る、項目２３０または２３１に記載の方法。
（項目２３３）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０．５〜約１２．０の値に少なくとも実質的に維持
される、項目２３０または２３１に記載の方法。
（項目２３４）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０．５〜約１１．５の値に少なくとも実質的に維持
される、項目２３０または２３１に記載の方法。
（項目２３５）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０．７〜約１１．３の値に少なくとも実質的に維持
される、項目２３０または２３１に記載の方法。
（項目２３６）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１０．８〜約１１．２または約１０．９〜約１１．１
の値に少なくとも実質的に維持される、項目２３０または２３１に記載の方法。
（項目２３７）
前記スパージング中、前記ｐＨが約１１の値に少なくとも実質的に維持される、項目２３
０または２３１に記載の方法。
（項目２３８）
前記上清みを少なくとも約８７℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目２３９）
前記上清みを少なくとも約８９℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目２４０）
前記上清みを少なくとも約９１℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目２４１）
前記上清みを少なくとも約９３℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目２４２）
前記上清みを少なくとも約９５℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目２４３）
前記上清みを少なくとも約９７℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目２４４）
前記上清みを約８５℃〜約１０５℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１
項に記載の方法。
（項目２４５）
前記上清みを約９０℃〜約１００℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１
項に記載の方法。
（項目２４６）
前記上清みを約９２℃〜約９８℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目２４７）
前記上清みを約９３℃〜約９７℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目２４８）
前記上清みを約９４℃〜約９６℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項
に記載の方法。
（項目２４９）
前記上清みを約９５℃の温度で加熱する、項目２３０〜２３７のいずれか１項に記載の方
法。
（項目２５０）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約３０〜約７０ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目２３０〜２４９のいずれか１項に記載
の方法。
（項目２５１）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約４０〜約６０ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目２３０〜２４９のいずれか１項に記載
の方法。
（項目２５２）
前記方法中、前記水酸化リチウムを含む水性組成物が、約４８〜約５５ｇ／Ｌの水酸化リ
チウム濃度に少なくとも実質的に維持される、項目２３０〜２４９のいずれか１項に記載
の方法。
（項目２５３）
前記スパージングが約１５〜約３０℃の温度で行なわれる、項目２３０〜２５２のいずれ
か１項に記載の方法。
（項目２５４）
前記方法中、前記上清みが、加熱される場合、約１〜約１０ｇ／ＬのＬｉ濃度に少なくと
も実質的に維持される、項目２３０〜２５３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２５５）
前記方法中、前記上清みが、加熱される場合、約２〜約６ｇ／ＬのＬｉ濃度に少なくとも
実質的に維持される、項目２３０〜２５３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２５６）
前記方法中、前記上清みが、加熱される場合、約３〜約５ｇ／ＬのＬｉ濃度に少なくとも
実質的に維持される、項目２３０〜２５３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２５７）
前記第１のエレクトロメンブレンプロセスが電気分解である、項目８６に記載の方法。
（項目２５８）
前記第１のエレクトロメンブレンプロセスが電気透析である、項目８６に記載の方法。
（項目２５９）
前記第２のエレクトロメンブレンプロセスが電気分解である、項目８６、２５７または２
５８に記載の方法。
（項目２６０）
前記第２のエレクトロメンブレンプロセスが電気透析である、項目８６、２５７または２
５８に記載の方法。
本開示の種々の実施形態の一例を示したものにすぎない以下の図面において：
図１は、本開示による方法の一実施例に関するブロック図である。
図２は、本開示による方法の別の実施例に関する工程流れ図である。
図３は、本開示による方法の別の実施例での時間の関数としてのリチウム含有量（ｔｅｎｏｒ）を示すプロットである。
図４は、本開示による方法の別の実施例での時間の関数としての鉄含有量を示すプロットである。
図５は、本開示による方法の別の実施例での時間の関数としてのアルミニウム含有量を示すプロットである。
図６は、本開示による方法の別の実施例での時間の関数としての種々の金属の含有量を示す図表である。
図７は、本開示による方法の別の実施例での時間の関数としての種々の金属の含有量を示すプロットである。
図８は、本開示による方法の別の実施例でのモル過剰の炭酸ナトリウムの関数としてのカルシウム含有量を示すプロットである。
図９は、本開示による方法の別の実施例でのモル過剰の炭酸ナトリウムの関数としてのマグネシウム含有量を示すプロットである。
図１０は、本開示による方法の別の実施例の模式表示である。図１０は、どのようにしてイオン交換樹脂が、少なくとも１種類の金属イオンが組成物から少なくとも部分除去されるように使用されるかを示す。
図１１は、本開示による方法の別の実施例でのイオン交換プロセスにおけるベッド体積の関数としてのカルシウム含有量を示すプロットである。
図１２は、本開示による方法の別の実施例のイオン交換におけるベッド体積の関数としてのマグネシウム含有量を示すプロットである。
図１３は、本開示による方法の別の実施例のイオン交換におけるベッド体積の関数としてのカルシウム含有量を示すプロットである。
図１４は、本開示による方法の別の実施例のイオン交換におけるベッド体積の関数としてのマグネシウム含有量を示すプロットである。
図１５は、本開示による方法の別の実施例のイオン交換におけるベッド体積の関数としてのリチウム含有量を示すプロットである。
図１６は、本開示による方法の別の実施例のイオン交換におけるベッド体積の関数としての種々の金属の含有量を示すプロットである。
図１７は、本開示による方法の別の実施例を行なうために使用され得るモノポーラ膜電解セルの一実施例の模式表示である。
図１８は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての、セ氏４０度でのモノポーラ膜電解中の電流効率および陽極液中で発生したＨ２ＳＯ４の濃度、陰極液コンパートメント内で発生したＬｉＯＨの濃度を示すプロットである。
図１９は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としてのセ氏４０度での電流効率および濃度を示すプロットである。
図２０は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流効率および濃度を示すプロットである。
図２１は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流密度、ｐＨおよび導電率のプロフィールを示すプロットである。
図２２は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流密度、ｐＨおよび導電率のプロフィールを示すプロットである。
図２３は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流効率および濃度を示すプロットである。
図２４は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流効率および濃度を示すプロットである。
図２５は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流密度、ｐＨおよび導電率のプロフィールを示すプロットである。
図２６は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流密度、ｐＨおよび導電率のプロフィールを示すプロットである。
図２７は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流効率および濃度を示すプロットである。
図２８は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流密度、ｐＨおよび導電率のプロフィールを示すプロットである。
図２９は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての濃度を示すプロットである。
図３０は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流密度、ｐＨおよび導電率のプロフィールを示すプロットである。
図３１は、本開示による方法の別の実施例での通過電荷量の関数としての電流効率および濃度を示すプロットである。
図３２は、本開示による方法の別の実施例に関する工程流れ図である。
図３３は、本開示による方法の別の実施例に関する工程流れ図である。
図３４は、本開示による方法の別の実施例での時間の関数としてのリチウム含有量を示すプロットである。
図３５は、本開示による方法の別の実施例での時間の関数としてのリチウム含有量を示すプロットである。
図３６は、本開示による方法の別の実施例を行なうために使用され得る膜電解セルの一実施例の模式表示である。
図３７は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３７Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３７Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電流密度および酸のｐＨを示すプロットであり、図３７Ｃは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内、供給原料中および塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３７Ｄは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図３７は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３７Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３７Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電流密度および酸のｐＨを示すプロットであり、図３７Ｃは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内、供給原料中および塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３７Ｄは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図３７は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３７Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３７Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電流密度および酸のｐＨを示すプロットであり、図３７Ｃは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内、供給原料中および塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３７Ｄは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図３７は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３７Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３７Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電流密度および酸のｐＨを示すプロットであり、図３７Ｃは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内、供給原料中および塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３７Ｄは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。
図３８は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３８Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３８Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３８Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図３８Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｅは、通過電荷量の関数としての酸コンパートメント（または陽極液コンパートメント）内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図３８Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図３８は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３８Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３８Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３８Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図３８Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｅは、通過電荷量の関数としての酸コンパートメント（または陽極液コンパートメント）内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図３８Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図３８は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３８Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３８Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３８Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図３８Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｅは、通過電荷量の関数としての酸コンパートメント（または陽極液コンパートメント）内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図３８Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図３８は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３８Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３８Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３８Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図３８Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｅは、通過電荷量の関数としての酸コンパートメント（または陽極液コンパートメント）内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図３８Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図３８は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３８Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３８Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３８Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図３８Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｅは、通過電荷量の関数としての酸コンパートメント（または陽極液コンパートメント）内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図３８Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図３８は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３８Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３８Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３８Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図３８Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｅは、通過電荷量の関数としての酸コンパートメント（または陽極液コンパートメント）内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図３８Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図３８は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３８Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図３８Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３８Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図３８Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｅは、通過電荷量の関数としての酸コンパートメント（または陽極液コンパートメント）内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図３８Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３８Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。
図３９は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３９Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図３９Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３９Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｄは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３９Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットであり、図３９Ｇは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットである。 図３９は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３９Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図３９Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３９Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｄは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３９Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットであり、図３９Ｇは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットである。 図３９は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３９Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図３９Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３９Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｄは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３９Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットであり、図３９Ｇは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットである。 図３９は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３９Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図３９Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３９Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｄは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３９Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットであり、図３９Ｇは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットである。 図３９は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３９Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図３９Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３９Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｄは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３９Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットであり、図３９Ｇは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットである。 図３９は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３９Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図３９Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３９Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｄは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３９Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットであり、図３９Ｇは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットである。 図３９は、約６０℃でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図３９Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図３９Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図３９Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｄは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図３９Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４３９Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットであり、図３９Ｇは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットである。
図４０は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４０Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４０Ｂは、通過電荷量の関数としての（ａｓ ｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ）供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４０Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｄは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４０Ｅは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４０は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４０Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４０Ｂは、通過電荷量の関数としての（ａｓ ｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ）供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４０Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｄは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４０Ｅは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４０は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４０Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４０Ｂは、通過電荷量の関数としての（ａｓ ｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ）供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４０Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｄは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４０Ｅは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４０は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４０Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４０Ｂは、通過電荷量の関数としての（ａｓ ｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ）供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４０Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｄは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４０Ｅは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４０は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４０Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４０Ｂは、通過電荷量の関数としての（ａｓ ｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ）供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４０Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｄは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４０Ｅは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４０は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４０Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４０Ｂは、通過電荷量の関数としての（ａｓ ｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ）供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４０Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｄは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４０Ｅは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４０Ｆは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。
図４１は、約８０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４１Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４１Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４１Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図４１Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４１Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４１は、約８０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４１Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４１Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４１Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図４１Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４１Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４１は、約８０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４１Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４１Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４１Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図４１Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４１Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４１は、約８０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４１Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４１Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４１Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図４１Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４１Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４１は、約８０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４１Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４１Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４１Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図４１Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４１Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４１は、約８０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４１Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４１Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４１Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図４１Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４１Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４１は、約８０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４１Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり、図４１Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４１Ｃは、電流／電圧の直線的漸増を示すプロットであり、図４１Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４１Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４１Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。
図４２は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４２Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図４２Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４２Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４２Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４２は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４２Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図４２Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４２Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４２Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４２は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４２Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図４２Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４２Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４２Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４２は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４２Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図４２Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４２Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４２Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４２は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４２Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図４２Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４２Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４２Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４２は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４２Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図４２Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４２Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４２Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。 図４２は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法に関するプロットを示す：図４２Ａは、通過電荷量の関数としての電流および電圧を示すプロットであり；図４２Ｂは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｃは、通過電荷量の関数としての供給原料の導電率、電圧、供給原料のｐＨおよび酸のｐＨを示すプロットであり、図４２Ｄは、通過電荷量の関数としての供給原料中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｅは、通過電荷量の関数としての「酸」コンパートメント内のアンモニウムおよびスルフェートの濃度を示すプロットであり、図４２Ｆは、通過電荷量の関数としての塩基中の種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４２Ｇは、通過電荷量の関数としてのスルフェート電流効率を示すプロットである。
図４３は、約６０℃および約２００ｍＡ／ｃｍ２でＮ３２４／ＡＨＡ膜を使用した本開示による方法の一実施例での通過電荷量の関数としての電流密度、ｐＨおよび導電率を示すプロットである。
図４４は、本開示の一実施形態による方法およびシステムの模式図である。
図４５は、リチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含有している水溶液の電気分解を含む方法に使用され得る本開示の一実施形態による２コンパートメント膜セルの模式表示である。
図４６は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約３ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４６Ａは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度および変換パーセントを示すプロットであり、図４６Ｂは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセント、比および供給原料のｐＨを示すプロットであり、図４６Ｃは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４６Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。 図４６は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約３ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４６Ａは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度および変換パーセントを示すプロットであり、図４６Ｂは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセント、比および供給原料のｐＨを示すプロットであり、図４６Ｃは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４６Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。 図４６は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約３ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４６Ａは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度および変換パーセントを示すプロットであり、図４６Ｂは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセント、比および供給原料のｐＨを示すプロットであり、図４６Ｃは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４６Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。 図４６は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約３ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４６Ａは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度および変換パーセントを示すプロットであり、図４６Ｂは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセント、比および供給原料のｐＨを示すプロットであり、図４６Ｃは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４６Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。
図４７は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約４ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４Ａは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４７Ｂは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度を示すプロットであり、図４７Ｃは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセントおよび比を示すプロットであり、図４７Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。 図４７は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約４ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４Ａは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４７Ｂは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度を示すプロットであり、図４７Ｃは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセントおよび比を示すプロットであり、図４７Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。 図４７は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約４ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４Ａは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４７Ｂは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度を示すプロットであり、図４７Ｃは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセントおよび比を示すプロットであり、図４７Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。 図４７は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約４ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４Ａは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４７Ｂは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度を示すプロットであり、図４７Ｃは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセントおよび比を示すプロットであり、図４７Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。
図４８は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約５ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図５Ａは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４８Ｂは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度および比を示すプロットであり、図４８Ｃは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセントおよび比を示すプロットであり、図４８Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。 図４８は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約５ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図５Ａは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４８Ｂは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度および比を示すプロットであり、図４８Ｃは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセントおよび比を示すプロットであり、図４８Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。 図４８は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約５ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図５Ａは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４８Ｂは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度および比を示すプロットであり、図４８Ｃは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセントおよび比を示すプロットであり、図４８Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。 図４８は、２コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約５ｋＡ／ｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜を使用した水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図５Ａは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットであり、図４８Ｂは、通過電荷量の関数としての種々のイオンの供給原料中濃度および比を示すプロットであり、図４８Ｃは、通過電荷量の関数としての電流効率、変換パーセントおよび比を示すプロットであり、図４８Ｄは、通過電荷量の関数としてのヒドロキシド濃度を示すプロットである。
図４９は、３コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約２００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜およびＡｓｔｏｍ ＡＨＡ陰イオン交換膜を使用し、硫酸アンモニウムを共生成させる、水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４９Ａは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントにおける種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４９Ｂは、通過電荷量の関数としての電流密度、セル電圧ならびに供給原料および酸のｐＨを示すプロットであり、図４９Ｃは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントの電流効率および比を示すプロットであり、図４９Ｄは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットである。 図４９は、３コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約２００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜およびＡｓｔｏｍ ＡＨＡ陰イオン交換膜を使用し、硫酸アンモニウムを共生成させる、水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４９Ａは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントにおける種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４９Ｂは、通過電荷量の関数としての電流密度、セル電圧ならびに供給原料および酸のｐＨを示すプロットであり、図４９Ｃは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントの電流効率および比を示すプロットであり、図４９Ｄは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットである。 図４９は、３コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約２００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜およびＡｓｔｏｍ ＡＨＡ陰イオン交換膜を使用し、硫酸アンモニウムを共生成させる、水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４９Ａは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントにおける種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４９Ｂは、通過電荷量の関数としての電流密度、セル電圧ならびに供給原料および酸のｐＨを示すプロットであり、図４９Ｃは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントの電流効率および比を示すプロットであり、図４９Ｄは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットである。 図４９は、３コンパートメント膜電解セルにおいて約８０℃の温度および約２００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜およびＡｓｔｏｍ ＡＨＡ陰イオン交換膜を使用し、硫酸アンモニウムを共生成させる、水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図４９Ａは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントにおける種々のイオンの濃度を示すプロットであり、図４９Ｂは、通過電荷量の関数としての電流密度、セル電圧ならびに供給原料および酸のｐＨを示すプロットであり、図４９Ｃは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントの電流効率および比を示すプロットであり、図４９Ｄは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットである。
図５０は、３コンパートメント膜電解セルにおいて約６０℃の温度および約１００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜およびＦｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ陰イオン交換膜を使用し、硫酸を共生成させる、水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図５０Ａは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントにおける濃度を示すプロットであり、図５０Ｂは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントの電流効率および比を示すプロットであり、図５０Ｃは、通過電荷量の関数としての電流密度、通過電荷量および供給原料のｐＨを示すプロットであり、図５０Ｄは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットである。 図５０は、３コンパートメント膜電解セルにおいて約６０℃の温度および約１００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜およびＦｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ陰イオン交換膜を使用し、硫酸を共生成させる、水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図５０Ａは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントにおける濃度を示すプロットであり、図５０Ｂは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントの電流効率および比を示すプロットであり、図５０Ｃは、通過電荷量の関数としての電流密度、通過電荷量および供給原料のｐＨを示すプロットであり、図５０Ｄは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットである。 図５０は、３コンパートメント膜電解セルにおいて約６０℃の温度および約１００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜およびＦｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ陰イオン交換膜を使用し、硫酸を共生成させる、水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図５０Ａは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントにおける濃度を示すプロットであり、図５０Ｂは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントの電流効率および比を示すプロットであり、図５０Ｃは、通過電荷量の関数としての電流密度、通過電荷量および供給原料のｐＨを示すプロットであり、図５０Ｄは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットである。 図５０は、３コンパートメント膜電解セルにおいて約６０℃の温度および約１００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度でＮａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜およびＦｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ陰イオン交換膜を使用し、硫酸を共生成させる、水酸化リチウムの調製方法の一実施例に関するプロットを示す：図５０Ａは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントにおける濃度を示すプロットであり、図５０Ｂは、通過電荷量の関数としての３コンパートメント膜電解セルの種々のコンパートメントの電流効率および比を示すプロットであり、図５０Ｃは、通過電荷量の関数としての電流密度、通過電荷量および供給原料のｐＨを示すプロットであり、図５０Ｄは、通過電荷量の関数としての電圧および電流密度を示すプロットである。
さらなる特長および利点は、一例として示した種々の実施形態の以下の記載からさらに
容易に自明となろう。
用語“ｓｕｉｔａｂｌｅ（好適な／適当な）”は、本明細書で用いる場合、具体的な条
件の選択が、行なわれる具体的な作業または操作に依存し得ることを意味するが、その選
択は充分に当業者の技能の範囲内であり得る。本明細書に記載の方法はすべて、所望の生
成物が得られるのに充分な条件下で実施される。
本開示の範囲の理解において、用語“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む）”およびその
派生形は、本明細書で用いる場合、記載の特長、要素、成分、群、整数および／または工
程の存在を指定するが、記載していない他の特長、要素、成分、群、整数および／または
工程の存在を排除しないオープンエンドの用語であることを意図する。また、前述のこと
は、同様の意味を有する語、例えば、用語“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）”、“ｈａ
ｖｉｎｇ（〜を有する）”およびその派生形にも適用される。用語“ｃｏｎｓｉｓｔｉｎ
ｇ（〜からなる）”およびその派生形は、本明細書で用いる場合、記載の特長、要素、成
分、群、整数および／または工程の存在を指定するが、記載していない他の特長、要素、
成分、群、整数および／または工程の存在を排除するクローズド用語であることを意図す
る。用語“ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ（本質的に〜からなる
）”は、本明細書で用いる場合、記載の特長、要素、成分、群、整数および／または工程
ならびに該特長、要素、成分、群、整数および／または工程の基本的な新規の特長（１つ
もしくは複数）に実質的に影響しないものの存在を指定することを意図する。
「約」および「およそ」などの度合の用語は、本明細書で用いる場合、最終の結果有意
に変化しないような、被修飾語の妥当な偏差量を意味する。このような度合の用語は、被
修飾語の少なくとも±５％または少なくとも±１０％の偏差を包含していると解釈された
い（この偏差によって、該用語が修飾している語の意味が否定されないならば）。
表現「少なくとも１種類の金属イオン」は、本明細書で用いる場合、例えば、少なくと
も１種類の金属の少なくとも１つの型イオンをいう。例えば、該少なくとも１種類の金属
イオンはＭＸ＋であり得る。この例では、ＭＸ＋は金属Ｍのイオンであり、この場合、Ｘ
＋は金属Ｍの特定の一形態または一酸化状態である。したがって、ＭＸ＋は、少なくとも
１種類の金属（Ｍ）の少なくとも１つの型（酸化状態Ｘ＋）のイオンである。例えば、Ｍ
Ｙ＋は金属Ｍの別の型のイオンであってもよく、この場合、ＸとＹは異なる整数である。
表現「少なくとも実質的に維持される」とは、本開示の方法またはその一部分（例えば
、スパージング、加熱、電気透析、電気分解など）中に維持されるｐＨまたはｐＨ範囲の
値に言及するときに本明細書で用いる場合、該ｐＨまたは該ｐＨ範囲の値が、該方法また
はその一部分中の時間の少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８ま
たは９９％の時間、維持されることをいう。
表現「少なくとも実質的に維持される」とは、本開示の方法またはその一部分（例えば
、スパージング、加熱、電気透析、電気分解など）中に維持される濃度または濃度範囲の
値に言及するときに本明細書で用いる場合、該濃度または該濃度範囲の値が、該方法また
はその一部分中の時間の少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８ま
たは９９％の時間、維持されることをいう。
表現「少なくとも実質的に維持される」とは、本開示の方法またはその一部分（例えば
、スパージング、加熱、電気透析、電気分解など）中に維持される温度または温度範囲の
値に言及するときに本明細書で用いる場合、該温度または該温度範囲の値が、該方法また
はその一部分中の時間の少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８ま
たは９９％の時間、維持されることをいう。
表現「少なくとも実質的に維持される」とは、本開示の方法またはその一部分（例えば
、スパージング、加熱、電気透析、電気分解など）中に維持される酸化電位または酸化電
位範囲の値に言及するときに本明細書で用いる場合、該酸化電位または該酸化電位範囲の
値が、該方法またはその一部分中の時間の少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９
６、９７、９８または９９％の時間、維持されることをいう。
表現「少なくとも実質的に維持される」とは、本開示の方法またはその一部分（例えば
、電気透析、電気分解など）中に維持される電流または電流範囲の値に言及するときに本
明細書で用いる場合、該電流または該電流範囲の値が、該方法またはその一部分中の時間
の少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８または９９％の時間、維
持されることをいう。
表現「少なくとも実質的に維持される」とは、本開示の方法またはその一部分（例えば
、電気透析、電気分解など）中に維持される電圧または電圧範囲の値に言及するときに本
明細書で用いる場合、該電圧または該電圧範囲の値が、該方法またはその一部分中の時間
の少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８または９９％の時間、維
持されることをいう。
用語「エレクトロメンブレンプロセス」は、本明細書で用いる場合、例えば、イオン交
換膜（１種類または複数種）およびイオン種に対する駆動力として電位差が使用されるプ
ロセスをいう。エレクトロメンブレンプロセスは、例えば（膜）電気透析または（膜）電
気分解であり得る。例えば、エレクトロメンブレンプロセスは（膜）電気分解であり得る
。
以下に提示する例は、非限定的であり、本開示の方法をよりよく例示するために用いて
いる。
本開示の方法は、種々のリチウム含有材料の処理に有効であり得る。リチウム含有材料
はリチウム含有鉱石、リチウム化合物またはリチウム含有産業再利用物であり得る。例え
ば、リチウム含有鉱石は、例えば、α−スポジュメン、β−スポジュメン、リチア雲母、
ペグマタイト、葉長石、ユークリプタイト、アンブリゴナイト、ヘクトライト、ジャダラ
イト、スメクタイト、クレイまたはその混合物であり得る。リチウム化合物は、例えば、
ＬｉＣｌ、Ｌｉ２ＳＯ４、ＬｉＨＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＣ２Ｈ３Ｏ２
（酢酸リチウム）、ＬｉＦ、ステアリン酸リチウムまたはクエン酸リチウムであり得る。
また、リチウム含有材料はリチウム含有産業再利用物、例えば、リチウム電池、他のリチ
ウム生成物またはその誘導体であってもよい。
当業者であれば、種々の反応パラメータは、いくつかの要素、例えば、出発物質の性質
、その純度レベル、反応の規模ならびにあらゆるパラメータに応じて異なる（これらが互
いに従属的であり得るため）ことが認識され得、反応条件を、収率が最適化されるように
相応に調整することができよう。
例えば、炭酸リチウムの調製に有用な本開示の方法において、該方法は、該上清みを、
該重炭酸リチウムが炭酸リチウムに少なくとも部分変換されるように少なくとも約８５℃
の温度で加熱し、含有された溶存炭酸リチウム（あれば）を沈殿させることを含むもので
あり得る。
例えば、炭酸リチウムの調製に有用な本開示の方法において、出発物質は、例えば水酸
化リチウムであり得る。例えば、出発物質は、本開示において記載の方法によって生成さ
れる水酸化リチウムであり得る。
例えば、水酸化リチウムの炭酸リチウムへの変換は：
水酸化リチウムを含む水性組成物をＣＯ２と、該ＣＯ２を該組成物中にスパージングす
ることにより反応させ（該スパージングは約１０〜約１２．５のｐＨで行なわれる）、そ
れにより、炭酸リチウムを含む沈殿物を得ること；
少なくとも一部の該沈殿物を清澄器内に挿入して重炭酸リチウムを含む上清みと該炭酸
リチウムを含む固形分とを得、該固形分を該上清みから分離すること；および
該上清みを、該重炭酸リチウムが炭酸リチウムに少なくとも部分変換されるように少な
くとも約８５℃の温度で加熱すること
により行なわれ得る。
本開示の方法は、種々のリチウム含有材料の処理に有効であり得る。リチウム含有材料
はリチウム含有鉱石、リチウム化合物またはリチウム含有産業再利用物であり得る。例え
ば、リチウム含有鉱石は、例えば、α−スポジュメン、β−スポジュメン、リチア雲母、
ペグマタイト、葉長石、ユークリプタイト、アンブリゴナイト、ヘクトライト、スメクタ
イト、クレイまたはその混合物であり得る。リチウム化合物は、例えば、ＬｉＣｌ、Ｌｉ
２ＳＯ４、ＬｉＨＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＣ２Ｈ３Ｏ２（酢酸リチウム
）、ステアリン酸リチウム、クエン酸リチウムまたはＬｉＦであり得る。また、リチウム
含有材料はリチウム含有産業再利用物、例えば、リチウム電池、他のリチウム生成物また
はその誘導体であってもよい。
当業者であれば、種々の反応パラメータ、例えば、反応時間、反応温度、反応圧力、反
応体比、流速、反応体純度、電流密度、電圧、保持時間、ｐＨ、酸化／還元電位、ベッド
体積、使用される樹脂の型および／または再利用率などは、いくつかの要素、例えば、出
発物質の性質、その純度レベル、反応の規模ならびに前述のすべてのパラメータに応じて
異なる（これらが互いに従属的であり得るため）ことが認識され得、反応条件を、収率が
最適化されるように相応に調整することができよう。
例えば、該方法が、重炭酸リチウムが炭酸リチウムに少なくとも部分変換されるように
上清みを少なくとも約８５℃の温度で加熱することを含む場合、該方法はさらに、含有さ
れた溶存炭酸リチウム（あれば）沈殿させることを含んでいてもよい。
例えば、スパージングする場合、ｐＨは約１０〜約１２．５、約１０．５〜約１２．０
、約１０．５〜約１１．５、約１０．７〜約１１．３、約１０．８〜約１１．２、約１０
．９〜約１１．１または約１１の値に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、上清みは、少なくとも約８７℃、少なくとも約８９℃、少なくとも約９１℃、
少なくとも約９３℃、少なくとも約９５℃、少なくとも約９７℃、約８５℃〜約１０５℃
、約９０℃〜約１００℃、約９２℃〜約９８℃、約９３℃〜約９７℃、約９４℃〜約９６
℃、または約９５℃の温度で加熱され得る。
例えば、該方法中、水酸化リチウムを含む水性組成物は約３０〜約７０ｇ／Ｌ、約４０
〜約６０ｇ／Ｌまたは約４８〜約５５ｇ／Ｌの水酸化リチウム濃度に少なくとも実質的に
維持され得る。
例えば、スパージングは約１０〜約４０℃、約１５〜約３０℃または約２０〜約３０℃
の温度で行なわれ得る。
例えば、上清みを加熱する場合、上清みは約１〜約１０ｇ／Ｌ、約２〜約６ｇ／Ｌまた
は約３〜約５ｇ／ＬのＬｉ濃度に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、ｐＨは約１〜約４、約１〜約２、約１〜約３、約
２〜約３、または約２〜約４の値に少なくとも実質的に維持され得る。例えば、電気分解
中、ｐＨは約１〜約４、約２〜約４または約２の値に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析中、ｐＨは約１〜約４または約１〜約２の値に少なくとも実質的に維持
され得る。
例えば、電気透析または電気分解は３コンパートメント膜電解セル内で行なわれ得る。
例えば、電気透析または電気分解は２コンパートメント膜電解セル内で行なわれ得る。
例えば、電気透析または電気分解は３コンパートメント膜セル内で行なわれ得る。
例えば、電気透析または電気分解は２コンパートメント膜セル内で行なわれ得る。
例えば、電気分解はモノポーラまたはバイポーラ電解セル内で行なわれ得る。例えば、
電気分解はモノポーラまたはバイポーラ３コンパートメント電解セル内で行なわれ得る。
例えば、電気分解はバイポーラ電解セル内で行なわれ得る。例えば、電気分解はバイポ
ーラ３コンパートメント電解セル内で行なわれ得る。
例えば、電気透析はバイポーラ電気透析セル内で行なわれ得る。例えば、電気透析はバ
イポーラ３コンパートメント電気透析セル内で行なわれ得る。
例えば、硫酸リチウムまたはリチウム化合物を含む水性組成物が、モノポーラまたはバ
イポーラ膜電解プロセスに供され得る。
例えば、硫酸リチウムまたはリチウム化合物を含む水性組成物が、モノポーラまたはバ
イポーラ３コンパートメント膜電解プロセスに供され得る。
例えば、硫酸リチウムまたはリチウム化合物を含む水性組成物が、バイポーラ膜電気透
析プロセスに供され得る。
例えば、硫酸リチウムまたはリチウム化合物を含む水性組成物が、バイポーラ３コンパ
ートメント電気透析プロセスに供され得る。
例えば、電気透析または電気分解は、陰極コンパートメントが陰極膜によって中央コン
パートメントまたは陽極コンパートメントと隔てられた電解セル内で行なわれ得る。
例えば、電気透析はバイポーラ膜内で行なわれ得る。例えば、かかる膜は、水分子を分
裂させ（Ｈ＋とＯＨ−）、例えば低濃度で、酸と塩基溶液を生成させる膜である。
例えば、電気分解は、モノポーラまたはバイポーラ膜を使用することにより行なわれ得
る。例えば、電気分解は、モノポーラまたはバイポーラ膜とバイポーラ電極を備え付けた
３コンパートメントセルを備えた電解スタックを使用することにより行なわれ得る。例え
ば、かかる電極は、陰極電極でガス状水素（Ｈ２）を、および陽極電極でガス状酸素（Ｏ
２）または塩素ガス（Ｃｌ２）を発生させるのに有効である。例えば、かかる電極は、水
分子を分裂させるのに有効である。
例えば、該膜は、過フッ素化膜またはスチレン／ジビニルベンゼン膜であり得る。
例えば、該膜は、陽イオン交換膜であるＰＥＥＫ強化膜であり得る。
例えば、電気透析または電気分解は、リチウム化合物（例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＦ、Ｌ
ｉ２ＳＯ４、ＬｉＨＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＣ２Ｈ３Ｏ２（酢酸リチウ
ム）、ステアリン酸リチウムまたはクエン酸リチウム）を含む水性組成物を中央コンパー
トメント内に、水酸化リチウムを含む水性組成物を陰極コンパートメント内に導入し、酸
（例えば、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３または酢酸）を含む水性組成物を陽極コンパー
トメント（または酸コンパートメント）内に生成させることにより行なわれる。当業者で
あれば、例えばＬｉＣｌが中央コンパートメント内に導入される場合、陽極コンパートメ
ント、例えばモノポーラまたはバイポーラ膜電解セル内にＨＣｌが発生することは理解さ
れ得よう。例えば、ＬｉＦが中央コンパートメント内に使用される場合、陽極コンパート
メント内にＨＦが発生する。例えば、Ｌｉ２ＳＯ４が中央コンパートメント内に使用され
る場合、陽極コンパートメント内にＨ２ＳＯ４が発生する。例えば、ＬｉＨＣＯ３が中央
コンパートメント内に使用される場合、陽極コンパートメント内にＨ２ＣＯ３が発生する
。例えば、ＬｉＮＯ３が中央コンパートメント内に使用される場合、陽極コンパートメン
ト内にＨＮＯ３が発生する。例えば、ＬｉＣ２Ｈ３Ｏ２が中央コンパートメント内に使用
される場合、陽極コンパートメント内に酢酸が発生する。例えば、ステアリン酸リチウム
が中央コンパートメント内に使用される場合、陽極コンパートメント内にステアリン酸が
発生する。例えば、クエン酸リチウムが中央コンパートメント内に使用される場合、陽極
コンパートメント内にクエン酸が発生する。
例えば、リチウム化合物は、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、
硫酸リチウム（Ｌｉ２ＳＯ４）、重硫酸リチウム（ＬｉＨＳＯ４）、重炭酸リチウム（Ｌ
ｉＨＣＯ３）、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）、酢酸リチ
ウム（ＬｉＣ２Ｈ３Ｏ２）、ステアリン酸リチウムおよび／またはクエン酸リチウムを含
むもの、本質的にこれらからなるもの、またはこれらからなるものであり得る。例えば、
リチウム化合物は、硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含むもの、本質的にこ
れらからなるもの、またはこれらからなるものであり得る。
例えば、硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む組成物はまた、Ｈ２ＳＯ４
も含むものであり得る。
例えば、電気透析または電気分解は、硫酸リチウムを中央コンパートメント内に、水酸
化リチウムを含む水性組成物を陰極コンパートメント内に導入し、硫酸を含む水性組成物
を陽極コンパートメント内に生成させることにより行なわれる。
例えば、該方法中に使用される陽極液は、アンモニア、重硫酸アンモニウム、硫酸アン
モニウムおよび／またはＮＨ４ＯＨを含むものであり得る。例えば、該方法中に使用され
る陽極液は、アンモニア、重硫酸アンモニウム、硫酸アンモニウムおよび／またはＮＨ４
ＯＨを含むものであり、それによりアンモニウム塩を生じさせるものであり得る。
例えば、該方法はさらに、アンモニアおよび／またはＮＨ４ＯＨ、例えばガス状または
液状のアンモニア、例えばＮＨ３および／またはＮＨ４ＯＨを陽極液コンパートメント内
、酸コンパートメント内、陽極液中、陽極またはその隣接部に添加することを含むもので
あり得、ここで、該陽極は該方法に使用されるものである。
例えば、該方法はさらに、アンモニアおよび／またはＮＨ４ＯＨを陽極液コンパートメ
ント内、陽極またはその隣接部の陽極液中に添加し、それによりアンモニウム塩を生じさ
せることを含むものであり得、ここで、該陽極は該方法に使用されるものである。
例えば、該方法はさらに、アンモニアおよび／またはＮＨ４ＯＨを、該方法に使用され
る陽極液コンパートメント内または陽極液中に添加すること含むものであり得る。
例えば、該方法はさらに、アンモニアおよび／またはＮＨ４ＯＨを、該方法に使用され
る陽極液中に添加し、それによりアンモニウム塩を生じさせることを含むものであり得る
。
例えば、アンモニウム塩は（ＮＨ４）２ＳＯ４であり得る。
例えば、生成されるアンモニウム塩の濃度は約１〜約４Ｍ、約１〜約３Ｍまたは約１．
５Ｍ〜約２．５Ｍであり得る。
例えば、陽極液中に存在する重硫酸アンモニウムの濃度は約１〜約４Ｍ、約１〜約３Ｍ
または約１．５Ｍ〜約３．５Ｍの濃度であり得る。
例えば、陽極液中に存在する硫酸アンモニウムの濃度は約１〜約４Ｍ、約１〜約３Ｍま
たは約１．５Ｍ〜約３．５Ｍの濃度であり得る。
例えば、陽極液のｐＨは約−０．５〜約４．０、約−０．５〜約３．５、約−０．２５
〜約１．５または約−０．２５〜約１．０の値に維持される。
例えば、アンモニアは、生成する硫酸に照らして準化学量論量で添加され得る。
例えば、アンモニアは、０．５：１〜２：１または１：１〜１．９：１で構成されるア
ンモニア：硫酸のモル比で添加され得る。
例えば、電気透析または電気分解は、リチウム化合物（例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＦ、Ｌ
ｉ２ＳＯ４、ＬｉＨＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＣ２Ｈ３Ｏ２（酢酸リチウ
ム）、ステアリン酸リチウムまたはクエン酸リチウム）を含む水性組成物を中央コンパー
トメント内に、水酸化リチウムを含む水性組成物を陰極コンパートメント内に、ＮＨ３を
含む水性組成物を陽極コンパートメント内に導入することにより行なわれる。例えば、Ｎ
Ｈ３を含む水性組成物が陽極コンパートメント内に導入される場合、プロトン阻止膜が必
要とされない場合があり得、例えば約８０℃の温度で実行可能であり、例えば低抵抗を有
するものであり得る膜が使用され得る。例えば、リチウム化合物を含む水性組成物はさら
にＮａ＋を含むものであり得る。
例えば、電気透析または電気分解中、水酸化リチウムを含む水性組成物は約３０〜約９
０ｇ／Ｌ、約４０〜約９０ｇ／Ｌ、約３５〜約７０ｇ／Ｌ、約４０〜約６６ｇ／Ｌ、約４
５〜約６５ｇ／Ｌ、約４８〜約６２ｇ／Ｌまたは約５０〜約６０ｇ／Ｌの水酸化リチウム
濃度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、水酸化リチウムを含む水性組成物は約１〜約５Ｍ
、約２〜約４Ｍ、約２．５〜約３．５Ｍ、約２．７〜約３．３Ｍ、約２．９〜約３．１Ｍ
または約３Ｍの水酸化リチウム濃度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸を含む水性組成物は約３０〜約１００ｇ／Ｌ
、約４０〜約１００ｇ／Ｌ、約６０〜約９０ｇ／Ｌ、約２０〜約４０ｇ／Ｌ、約２０〜約
５０ｇ／Ｌ、約２５〜約３５ｇ／Ｌ、または約２８〜約３２ｇ／Ｌの硫酸濃度に少なくと
も実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸を含む水性組成物は約０．１〜約５Ｍ、約０
．２〜約３Ｍ、約０．３〜約２Ｍ、約０．３〜約１．５Ｍ、約０．４〜約１．２Ｍ、約０
．５〜約１Ｍまたは約０．７５Ｍの硫酸濃度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸を含む水性組成物は約０．５Ｍ〜約１．４Ｍ
、約０．６Ｍ〜約１．３Ｍ、約０．６５〜約０．８５Ｍ、約０．７Ｍ〜約１．２Ｍ、約０
．８Ｍ〜約１．１Ｍ、約８．５Ｍ〜約１．０５Ｍまたは約０．９Ｍ〜約１．０Ｍ、約２０
〜約５０ｇ／Ｌまたは約３５〜約７０ｇ／Ｌの硫酸濃度に少なくとも実質的に維持され得
る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物は約５〜約３０ｇ
／Ｌ、約５〜約２５ｇ／Ｌ、約１０〜約２０ｇ／Ｌ、または約１３〜約１７ｇ／Ｌの硫酸
リチウム濃度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物は約０．２〜約３
Ｍ、約０．４〜約２．５Ｍ、約０．５〜約２Ｍまたは約０．６〜約１．８Ｍの硫酸リチウ
ム濃度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物は約０．２〜約３
Ｍ、約０．４〜約２．５Ｍ、約０．５〜約２Ｍまたは約０．６〜約１．８Ｍのスルフェー
ト（ＳＯ４ ２−）濃度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物は、該組成物中の
ナトリウムとリチウムの総重量に対して約１〜約３０％、約１〜約２５％、約５〜約２５
％、約１０〜約２５％（重量基準）のナトリウムを含むものであり得る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物はナトリウムを含
むものであり得る。Ｌｉ：Ｎａ（ｇ／ｇ）の比は約２：１〜約１０：１または約３：１〜
約５：１であり得る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物の温度は約２０〜
約８０℃、約２０〜約６０℃、約３０〜約４０℃、約３５〜約６５℃、約４０〜約６０℃
、約３５〜約４５℃、約５５〜約６５℃、約５０〜約６０℃、約５０〜約７０℃、または
約４６〜約５４℃であり得る。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物の温度は約２０〜
約６０℃、約３０〜約４０℃、約５０〜約６０℃、または約４６〜約５４℃の値に少なく
とも実質的に維持され得る。当業者であれば、かかる温度は、電解セルに選択された膜の
関数として異なり得ることが理解され得よう。
例えば、電気透析または電気分解中、硫酸リチウムを含む水性組成物の温度は約２０〜
約８０℃、約２０〜約６０℃、約３０〜約４０℃、約３５〜約６５℃、約４０〜約６０℃
、約３５〜約４５℃、約５５〜約６５℃、約５０〜約７０℃、約５０〜約６０℃、または
約４６〜約５４℃の値に少なくとも実質的に維持され得る。例えば、Ａｓａｈｉ ＡＡＶ
または同様の陰イオン交換膜が電気透析または電気分解中に使用される場合、硫酸リチウ
ムを含む水性組成物の温度は約４０℃の値に少なくとも実質的に維持され得る。例えば、
Ｆｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢまたは同様の陰イオン交換膜が電気透析または電気分解中に使
用される場合、硫酸リチウムを含む水性組成物の温度は約６０℃の値に少なくとも実質的
に維持され得る。
例えば、Ｎａｆｉｏｎ ３２４または同様の陽イオン交換樹脂もしくは膜が電気透析ま
たは電気分解中に使用され得る。Ｎａｆｉｏｎ ９０２、Ｆｕｍａｔｅｃｈ ＦＫＢまた
はＮｅｏｓｅｐｔａ ＣＭＢのような他の膜がヒドロキシド濃度に使用され得る。
例えば、ＮＨ３を含む水性組成物が電気透析または電気分解中に陽極コンパートメント
内に導入される場合、硫酸リチウムを含む水性組成物の温度は約２０〜約１００℃、約２
０〜約９５℃、約２０〜約９０℃、約４５〜約９５℃、約６５〜約９５℃、約２０〜約８
０℃ 約２０〜約８０℃、約７５〜約８５℃、約２０〜約６０℃、約３０〜約４０℃、約
３５〜約６５℃、約４０〜約６０℃、約３５〜約４５℃、約５５〜約６５℃、約５０〜約
６０℃、約５０〜約７０℃または約４６〜約５４℃の値に少なくとも実質的に維持され得
る。
例えば、電気透析または電気分解中、電流は約３００〜約６０００Ａ／ｍ２、約２００
０〜約６０００Ａ／ｍ２、約３５００〜約５５００Ａ／ｍ２．約４０００〜約５０００Ａ
／ｍ２、約４００〜約３０００Ａ／ｍ２、約５００〜約２５００Ａ／ｍ２、約１０００〜
約２０００Ａ／ｍ２ 約４００〜約１２００Ａ／ｍ２、約４００〜約１０００Ａ／ｍ２、
約３００〜約７００Ａ／ｍ２、約４００〜約６００Ａ／ｍ２、約４２５〜約５７５Ａ／ｍ
２、約４５０〜約５５０Ａ／ｍ２、または約４７５〜約５２５Ａ／ｍ２の密度に少なくと
も実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、電流は約３０〜約２５０ｍＡ／ｃｍ２、５０〜約
２５０ｍＡ／ｃｍ２、約７５〜約２００ｍＡ／ｃｍ２または約１００〜約１７５ｍＡ／ｃ
ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、電流は約５０〜約１５０Ａ／ｍ２、約６０〜約１
４０Ａ／ｍ２、約７０〜約１３０Ａ／ｍ２、約８０〜約１２０Ａ／ｍ２、または約９０〜
約１１０Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、電流は約４００〜約３０００Ａ／ｍ２、約４００
〜約１２００Ａ／ｍ２、約４００〜約１０００Ａ／ｍ２、約４００〜約６００Ａ／ｍ２、
約４２５〜約５７５Ａ／ｍ２または約４５０〜約５５０Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質
的に維持され得る。
例えば、電気分解中、電流は約７００〜約１２００Ａ／ｍ２の密度に少なくとも実質的
に維持され得る。
例えば、電気分解中、セル電圧は約２〜約１０Ｖ、約３．０Ｖ〜約８．５Ｖ、約６．５
Ｖ〜約８Ｖ、約５．５Ｖ〜約６．５Ｖまたは約６Ｖの値に少なくとも実質的に維持され得
る。
例えば、電気透析または電気分解中、電圧は約４．５Ｖ〜約８．５Ｖ、約６．５Ｖ〜約
８Ｖ、約５．５Ｖ〜約６．５Ｖまたは約６Ｖの値に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、電流は一定値に少なくとも実質的に維持され得る
。
例えば、電気透析または電気分解中、電圧は一定値に少なくとも実質的に維持され得る
。
例えば、該方法中、電圧は、約３〜約１０Ｖまたは約４〜約７Ｖである一定値に少なく
とも実質的に維持され得る。例えば、セル電圧は約１．０Ｖ〜約８．５Ｖ、約１．０Ｖ〜
約３．０Ｖ、約２．０Ｖ〜約３．０Ｖ、約３．０Ｖ〜約８．５Ｖ、約６．５Ｖ〜約８Ｖ、
約５．５Ｖ〜約６．５Ｖまたは約６Ｖの値に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、電気透析または電気分解中、全体電流効率は約５０％〜約９０％、約６０％〜
約９０％、約６０％〜約８５％、約６０％〜約７０％、約６０％〜約８０％、約６５％〜
約８５％、約６５％〜約８０％、約６５％〜約７５％、約７０％〜約８５％または約７０
％〜約８０％であり得る。
例えば、電気透析または電気分解中、全体ＬｉＯＨ電流効率は約５０％〜約９０％、約
６０％〜約９０％、約６０％〜約７０％、約６０％〜約８０％、約６５％〜約８５％、約
６５％〜約８０％、約６５％〜約７５％、約７０％〜約８５％または約７０％〜約８０％
であり得る。
例えば、電気透析または電気分解中、全体Ｈ２ＳＯ４電流効率は約５５％〜約９５％、
５５％〜約９０％、約６０％〜約８５％、約６５％〜約８０％、約８５％〜約９５％また
は約７０％〜約８０％であり得る。
例えば、電気透析または電気分解中、全体Ｈ２ＳＯ４電流効率は約５５％〜約９０％、
約６０％〜約８５％、約６５％〜約８０％または約７０％〜約８０％であり得る。
例えば、電気分解または電気透析によるＬｉＯＨの生成後、Ｌｉ２ＳＯ４および／また
はＬｉＨＳＯ４とＨ２ＳＯ４を含む混合物が得られ得る。例えば、Ｌｉ２ＳＯ４は、電気
透析を行なうことにより混合物から少なくとも部分回収され得る。
例えば、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組成物が塩基と、約４
．８〜約６．５、約５．０〜約６．２、約５．２〜約６．０、約５．４〜約５．８または
約５．６のｐＨが得られるように反応され得る。
例えば、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組成物が石灰と反応さ
れ得る。
例えば、塩基と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させる水性組成物中に
含まれる該少なくとも１種類の金属イオンは、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋およびＡｌ３＋から選
択され得る。
例えば、塩基と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させる水性組成物中に
含まれる該少なくとも１種類の金属イオンにはＦｅ３＋が含まれ得る。
例えば、塩基と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させる水性組成物中に
含まれる該少なくとも１種類の金属イオンにはＡｌ３＋が含まれ得る。
例えば、塩基と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させる水性組成物中に
含まれる該少なくとも１種類の金属イオンにはＦｅ３＋とＡｌ３＋が含まれ得る。
例えば、沈殿物中に含まれる該少なくとも１種類の水酸化物は、Ａｌ（ＯＨ）３および
Ｆｅ（ＯＨ）３から選択され得る。
例えば、沈殿物は、Ａｌ（ＯＨ）３およびＦｅ（ＯＨ）３である少なくとも２種類の水
酸化物を含むものであり得る。
例えば、約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように使用される塩基は石灰であり得る
。
例えば、石灰は、約１５重量％〜約２５重量％の濃度を有する水性組成物として供給さ
れ得る。
例えば、該方法はさらに、Ｌｉ＋および該少なくとも１種類の金属イオンを含み、塩基
と約４．５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させる水性組成物を少なくとも約３５
０ｍＶの酸化電位に維持することを含むものであり得る。
例えば、該水性組成物は、Ｏ２を含むガスを該組成物中にスパージングすることにより
少なくとも約３５０ｍＶの酸化電位に少なくとも実質的に維持され得る。例えば、ガスは
空気であり得る。あるいはまた、ガスはＯ２であり得る。
例えば、該方法は、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の少なくとも１種類の金属イ
オンを有する水性組成物を別の塩基と、約９．５〜約１１．５のｐＨ、約１０〜約１１、
約１０〜約１０．５、約９．８〜約１０．２または約１０が得られるように反応させるこ
とを含むものであり得る。
例えば、約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように使用される塩基はＮａＯＨ、Ｋ
ＯＨまたはＬｉＯＨであり得る。
例えば、約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように使用される塩基はＮａＯＨであ
り得る。
例えば、該少なくとも１種類の金属炭酸塩は、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３および（Ｎ
Ｈ４）２ＣＯ３から選択され得る。
例えば、塩基および金属炭酸塩は、水性ＮａＯＨ、ＮａＨＣＯ３、ＬｉＯＨおよびＬｉ
ＨＣＯ３の混合物であり得る。
例えば、該少なくとも１種類の金属炭酸塩はＮａ２ＣＯ３であり得る。
例えば、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の少なくとも１種類の金属イオンを有す
る水性組成物は別の塩基と、該水性組成物中の該少なくとも１種類の金属イオンの含量が
所定の値より下に低減されるのに充分な時間にわたって反応され得る。例えば、該少なく
とも１種類の金属イオンは、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋およびＭｎ２＋から選択され得る。例え
ば、該反応は、Ｃａ２＋の含量が約２５０ｍｇ／Ｌ、約２００ｍｇ／Ｌ、約１５０ｍｇ／
Ｌ、または約１００ｍｇ／Ｌより下に低減されるのに充分な時間にわたって行なわれ得る
。例えば、該反応は、Ｍｇ２＋の含量が約１００ｍｇ／Ｌ、約５０ｍｇ／Ｌ、約２５ｍｇ
／Ｌ、約２０ｍｇ／Ｌ、約１５ｍｇ／Ｌまたは約１０ｍｇ／Ｌより下に低減されるのに充
分な時間にわたって行なわれ得る。
例えば、イオン交換樹脂はカチオン樹脂であり得る。
例えば、イオン交換樹脂は、二価および／または三価の金属イオンに対して実質的に選
択的であるカチオン樹脂であり得る。
例えば、イオン交換樹脂との接触は、組成物のＣａ２＋の含量を約１０ｍｇ／Ｌ、約５
ｍｇ／Ｌ、約１ｍｇ／Ｌ、または約０．５ｍｇ／Ｌより下に低減させることを可能にする
ものであり得る。
例えば、イオン交換樹脂との接触は、組成物のＭｇ２＋の含量を約１０ｍｇ／Ｌ、約５
ｍｇ／Ｌ、約１ｍｇ／Ｌ、または約０．５ｍｇ／Ｌより下に低減させることを可能にする
ものであり得る。
例えば、イオン交換樹脂との接触は、組成物のＣａ２＋、Ｍｇ２＋およびＭｎ２＋など
の全二価イオン含量を約１０ｍｇ／Ｌ、約５ｍｇ／Ｌ、約１ｍｇ／Ｌまたは約０．５ｍｇ
／Ｌより下に低減させることを可能にするものであり得る。
例えば、酸焙焼リチウム含有材料は水で、Ｌｉ＋と以下の金属：鉄、アルミニウム、マ
ンガンおよびマグネシウムから選択される少なくとも３種類の金属イオンとを含む水性組
成物が得られるように浸出され得る。
例えば、酸焙焼リチウム含有材料は水で、Ｌｉ＋と、Ａｌ３＋、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、
Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｃｒ２＋、Ｃｒ３＋、Ｃｒ６＋、Ｚｎ２＋およびＭｎ２＋から選択
される少なくとも３種類の金属イオンとを含む水性組成物が得られるように浸出され得る
。
例えば、酸焙焼リチウム含有材料は水で、Ｌｉ＋と、Ａｌ３＋、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、
Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｃｒ２＋、Ｃｒ３＋、Ｃｒ６＋、Ｚｎ２＋およびＭｎ２＋から選択
される少なくとも４種類の金属イオンとを含む水性組成物が得られるように浸出され得る
。
例えば、電気透析または電気分解中、ｐＨは約１０〜約１２、約１０．５〜約１２．５
、または約１１〜約１２の値に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、第１のエレクトロメンブレンプロセス中、水酸化リチウムを調製するための硫
酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムの消費は所定の程度まで進行され得る。
例えば、本開示の方法において、リチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または
重硫酸リチウムを含む水性組成物は、該リチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／ま
たは重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換が所定の程度まで進行するのに好適な条件
下で第１のエレクトロメンブレンプロセスに供される。本開示の具体的な方法に対する好
適な所定の程度の選択は、当業者によってなされ得よう。例えば、リチウム化合物、例え
ば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物は、水酸化リチウムを調
製するためのリチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムの消費
に好適な条件下で、１つまたはそれより多くの競合する副反応が所定の程度まで進行する
まで、例えば、水酸化リチウムの調製がそれ以上効率的でなくなるような程度まで進行す
るまで第１のエレクトロメンブレンプロセスに供される。例えば、第１のエレクトロメン
ブレンプロセスが、陽イオン交換膜によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽極液
コンパートメントを備えた第１の電気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモノポ
ーラまたはバイポーラ膜電解プロセスである場合、リチウム化合物、例えば硫酸リチウム
および／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換は、ヒドロキシド電流効率がそ
れ以上効率的でなくなるまで、例えば、ヒドロキシド電流効率がそれ以上少なくとも実質
的に維持されなくなり、そのため低下するまで進行され得る。例えば、第１のエレクトロ
メンブレンプロセスが、陽イオン交換膜によって陰極液コンパートメントと隔てられた陽
極液コンパートメントを備えた第１の電気化学セル内で行なわれる２コンパートメントモ
ノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスである場合、リチウム化合物、例えば硫酸リチ
ウムおよび／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換は、陽極液コンパートメン
トにおけるｐＨが約０．４〜約１．２、約０．５〜約０．８、約０．５〜約０．７または
約０．６の値になるまで進行され得る。
例えば、第１のエレクトロメンブレンプロセスが、陽イオン交換膜によって陰極液コン
パートメントと隔てられた陽極液コンパートメントを備えた第１の電気化学セル内で行な
われる２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスである場合、リチ
ウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変
換は、水性組成物中に含まれた硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムの特定量が消
費されるまで進行され得る。
例えば、所定の程度には、水性組成物中に含有された硫酸リチウムおよび／または重硫
酸リチウムの総量に対して該水性組成物中に含まれた硫酸リチウムおよび／または重硫酸
リチウムの約３０〜約６０重量％または約３０〜約５０重量％の消費が含まれ得る。例え
ば、所定の程度には、水性組成物中に含まれた硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウ
ムの約３５〜約４５重量％の消費が含まれ得る。例えば、所定の程度には、水性組成物中
に含まれた硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムの約３８〜約４２％の消費が含ま
れ得る。例えば、水性組成物は硫酸リチウムを含むものであり得、所定の程度には、該水
性組成物中に含まれた硫酸リチウムの約３０〜約５０％の消費が含まれ得る。例えば、水
性組成物は硫酸リチウムを含むものであり得、所定の程度には、該水性組成物中に含まれ
た硫酸リチウムの約３５〜約４５％の消費が含まれ得る。例えば、水性組成物は硫酸リチ
ウムを含むものであり得、所定の程度には、該水性組成物中に含まれた硫酸リチウムの約
３８〜約４２％の消費が含まれ得る。
例えば、第１のエレクトロメンブレンプロセスは、３コンパートメント膜電解プロセス
、例えば３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスを含むもの、本
質的に該プロセスからなるもの、または該プロセスからなるものであり得る。
例えば、第１のエレクトロメンブレンプロセスは、２コンパートメント膜電解プロセス
、例えば２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスを含むもの、本
質的に該プロセスからなるもの、または該プロセスからなるものであり得る。
例えば、第１のエレクトロメンブレンプロセスは、３コンパートメント膜電解プロセス
、例えば３コンパートメントバイポーラ膜電解プロセスを含むもの、本質的に該プロセス
からなるもの、または該プロセスからなるものであり得る。
例えば、第１のエレクトロメンブレンプロセスは、２コンパートメント膜電解プロセス
、例えば２コンパートメントバイポーラ膜電解プロセスを含むもの、本質的に該プロセス
からなるもの、または該プロセスからなるものであり得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスなどの２コン
パートメント膜電解プロセスは、陽イオン交換膜によって陰極液コンパートメントと隔て
られた陽極液コンパートメントを備えた第１の電気化学セル内で行なわれ得る。
例えば、陽イオン交換膜はスルホン化ポリテトラ−フルオロエチレンを含むもの、本質
的にこれからなるもの、またはこれからなるもの、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（商標）３２４
陽イオン交換膜または苛性ソーダ濃縮に使用される他の膜、例えば、ＦｕＭＡ−Ｔｅｃｈ
ＦＫＢもしくはＡｓｔｏｍ ＣＭＢ陽イオン交換膜であり得る。本開示の具体的な方法
に対する好適な陽イオン交換膜の選択は、当業者によってなされ得よう。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスなどの２コン
パートメント膜電解プロセス中、リチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重
硫酸リチウムを含む水性流が陽極液コンパートメント内に導入され得、第１のリチウム低
減水性流が陽極液コンパートメントから取り出され得、第１の水酸化リチウム富化水性流
が陰極液コンパートメントから取り出され得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの陰極液コン
パートメント内では、水酸化リチウムは約２Ｍ〜約４Ｍ、約２．５〜約３．５Ｍ、約２．
８〜約３．２Ｍまたは約３Ｍの濃度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、リチウム
化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性流は陽極液コンパ
ートメント内に約１０℃〜約１００℃、約１０℃〜約１００℃、約１０℃〜約９０℃、約
２０℃〜約８５℃または約８０℃の温度で導入され得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、第１のリ
チウム低減水性流が陽極液コンパートメントから約２０℃〜約１００℃、約２０℃〜約８
５℃、約２０℃〜約８５℃、約６０℃〜約８５℃、約７０℃〜約８５℃または約８０℃の
温度で取り出され得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、第１の電
気化学セル内の温度は約６０℃〜約１１０℃、約６０℃〜約１００℃、約６０℃〜約９０
℃、約６０℃〜約８５℃、約７５℃〜約８５℃、約５０〜約７０℃、約５５〜約６５℃ま
たは約８０℃の値に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスにおいて、電
流密度は約０．１ｋＡ／ｍ２〜約８０００ｋＡ／ｍ２、０．５ｋＡ／ｍ２〜約６ｋＡ／ｍ
２、約１ｋＡ／ｍ２〜約６ｋＡ／ｍ２、約２ｋＡ／ｍ２〜約６ｋＡ／ｍ２または約３ｋＡ
／ｍ２〜約５ｋＡ／ｍ２の値に少なくとも実質的に維持され得る。例えば、電流密度は、
約３ｋＡ／ｍ２、約４ｋＡ／ｍ２および約５ｋＡ／ｍ２から選択される値に少なくとも実
質的に維持され得る。例えば、電流密度は約４ｋＡ／ｍ２の値に少なくとも実質的に維持
され得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスにおいて、電
圧は約３Ｖ〜約８Ｖ、約５Ｖ〜約１０Ｖ、約４Ｖ〜約６Ｖ、約４〜約５または約４．５の
値に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、第１の電気化学セルは約１００ｍ２〜約２０００ｍ２、約１００ｍ２〜約１０
００ｍ２、約４００ｍ２〜約５００ｍ２または約４３０ｍ２の表面積を有するものであり
得る。
例えば、第２のエレクトロメンブレンプロセスは、２コンパートメント膜電解プロセス
、例えば２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスを含むもの、本
質的に該プロセスからなるもの、または該プロセスからなるものであり得る。
例えば、第２のエレクトロメンブレンプロセスは、３コンパートメント膜電解プロセス
、例えば３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスを含むもの、本
質的に該プロセスからなるもの、または該プロセスからなるものであり得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスなどの３コン
パートメント膜電解プロセスは、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てら
れた陽極液コンパートメントおよび陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔
てられた陰極液コンパートメントを備えた第２の電気化学セル内で行なわれ得る。
例えば、陽イオン交換膜はスルホン化ポリテトラ−フルオロエチレンを含むもの、本質
的にこれからなるもの、またはこれからなるもの、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（商標）３２４
陽イオン交換膜または苛性ソーダ濃縮に使用される他の膜、例えばＦｕＭＡ−Ｔｅｃｈ
ＦＫＢもしくはＡｓｔｏｍ ＣＭＢ陽イオン交換膜であり得る。本開示の具体的な方法に
対する好適な陽イオン交換膜の選択は、当業者によってなされ得よう。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスなどの３コン
パートメント膜電解プロセス中、第１のリチウム低減水性流が中央コンパートメントに導
入され得、第２のリチウム低減水性流が中央コンパートメントから取り出され得、第２の
水酸化リチウム富化水性流が陰極液コンパートメントから取り出され得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスなどの３コン
パートメント膜電解プロセスはさらに、陽極液コンパートメント内で硫酸などの酸を生成
させ、該陽極液コンパートメントから硫酸含有水性流などの酸含有水性流を取り出すこと
を含むものであり得る。
本開示の具体的な方法に対する好適な陰イオン交換膜の選択は、当業者によってなされ
得よう。例えば、当業者には、例えば、硫酸などの酸が共生成されるプロセスにはプロト
ン阻止膜が有用であり得ることが認識されよう。例えば、３コンパートメントモノポーラ
またはバイポーラ膜電解プロセスにおいて、陰イオン交換膜はプロトン阻止膜であり得る
。例えば、プロトン阻止膜はＦｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ、Ａｓｔｏｍ ＡＣＭまたはＡｓ
ａｈｉ ＡＡＶ陰イオン交換膜などであり得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの陽極液コン
パートメントにおいて、硫酸などの酸は約０．１Ｍ〜約２Ｍの硫酸などの酸濃度に少なく
とも実質的に維持され得る。例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜
電解プロセスの陽極液コンパートメントにおいて、硫酸は約０．５Ｍ〜約１．５Ｍ、約０
．７Ｍ〜約１．２Ｍ、または約０．８Ｍの（ｃａｎ ｂｅ）硫酸濃度に少なくとも実質的
に維持され得る。
例えば、３コンパートメント膜電解プロセスの陰極液コンパートメントにおいて、水酸
化リチウムは約１Ｍ〜約５．０Ｍ、約１Ｍ〜約４．０Ｍ、約１．５Ｍ〜約２．５Ｍ、約１
．８Ｍ〜約２．２Ｍまたは約２Ｍの濃度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、第１のリ
チウム低減水性流は中央コンパートメント内に約２０℃〜約８５℃、約４０℃〜約８５℃
、約４０℃〜約７５℃、約５０℃〜約７０℃、約５０℃〜約６５℃または約６０℃の温度
で導入され得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、第２のリ
チウム低減水性流が陽極液コンパートメントから約２０℃〜約８０℃、約３０℃〜約７０
℃、約４０℃〜約８０℃または約６０℃の温度で取り出され得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、第２の電
気化学セル内の温度は約３０℃〜約９０℃、約４０℃〜約８５℃、約５０℃〜約８０℃、
約５０℃〜約７０℃、約５０℃〜約６５℃または約６０℃の値に少なくとも実質的に維持
され得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスにおいて、電
流密度は約０．５ｋＡ／ｍ２〜約５ｋＡ／ｍ２、約１ｋＡ／ｍ２〜約２ｋＡ／ｍ２、約３
ｋＡ／ｍ２〜約５ｋＡ／ｍ２、約４ｋＡ／ｍ２または約１．５ｋＡ／ｍ２の値に少なくと
も実質的に維持され得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスにおいて、電
圧は約５Ｖ〜約９Ｖ、約６Ｖ〜約８Ｖ、約６．５Ｖ〜約７．５Ｖまたは約７Ｖの値に少な
くとも実質的に維持され得る。
例えば、第２の電気化学セルは約１０００ｍ２〜約４０００ｍ２、約２０００ｍ２〜約
３０００ｍ２または約２７００ｍ２のセル面積を有するものであり得る。
あるいはまた、例えば、本開示の方法において、３コンパートメントモノポーラまたは
バイポーラ膜電解プロセスはさらに、アンモニアを陽極液コンパートメント内に導入し、
該陽極液コンパートメント内で硫酸アンモニウムなどのアンモニウム化合物を生成させ、
硫酸アンモニウム含有水性流などのアンモニウム化合物含有水性流を該陽極液コンパート
メントから取り出すことを含むものであり得る。
本開示の具体的な方法に対する好適な陰イオン交換膜の選択は、当業者によってなされ
得よう。例えば、当業者には、硫酸などの酸が共生成されない方法では、プロトン阻止膜
でない陰イオン交換膜が有用であり得る（例えば、プロトン阻止膜より高温に耐え得る、
および／または低抵抗を有するものであり得るため）ことが認識されよう。例えば、３コ
ンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスにおいて、陰イオン交換膜は
プロトン阻止膜でないものであり得る。例えば、陰イオン交換膜は、Ａｓｔｏｍ ＡＨＡ
陰イオン交換膜ＦｕＭＡ−Ｔｅｃｈ ＦＡＰなどの膜であり得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの陽極液コン
パートメントにおいて、硫酸アンモニウムなどのアンモニウム化合物は、約０．５Ｍ〜約
５Ｍ、約１Ｍ〜約４Ｍまたは約３Ｍの硫酸アンモニウムなどのアンモニウム化合物濃度に
少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの陰極液コン
パートメントにおいて、水酸化リチウムは約１Ｍ〜約４．０Ｍ、約１．５Ｍ〜約２．５Ｍ
または約２Ｍの濃度に少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、本開示の方法はさらに、少なくとも一部の第２のリチウム低減水性流を第１の
エレクトロメンブレンプロセスに再利用することを含むものであり得る。例えば、より高
濃度の水酸化リチウムを得るために２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電
解セルを再使用することが可能である。また、当業者には、水酸化リチウムを調製するた
めの連続プロセスもまた有用であり得ることも認識されよう。
例えば、第２のリチウム低減水性流は、第２のエレクトロメンブレンプロセス中、第２
の電気化学セルの中央コンパートメント内のｐＨが約２〜約１２、約３〜約１０、約４〜
約９、約５〜約８または約８の値に達した場合、第１のリチウム低減水性流のｐＨを約０
．４〜約１．２、約０．５〜約０．８、約０．５〜約０．７または約０．６の値よりも上
に制御するために第１のエレクトロメンブレンプロセスに再利用され得る。
例えば、該方法はさらに、再利用された第２のリチウム低減水性流を、陽極液コンパー
トメントにおけるｐＨが約０．４〜約１．２、約０．５〜約０．８、約０．５〜約０．７
または約０．６の値になるまで第１のエレクトロメンブレンプロセスに供し、次いで、再
度、第１のリチウム低減水性流を第２のエレクトロメンブレンプロセスに供することを含
むものであり得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの陽極液コン
パートメントおよび／または３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロ
セスの中央コンパートメントにおけるｐＨは少なくとも実質的に維持され得る。例えば、
ｐＨは、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの電流密度、３
コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの電流密度、第１のリチウ
ム低減水性流の流速および第２のリチウム低減水性流の流速の少なくとも１つを調整する
ことにより少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、硫酸リチ
ウムおよび／または重硫酸リチウムの水酸化リチウムへの変換は所定の程度まで進行され
得る。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、リチウム
化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性流が陽極液コンパ
ートメント内に導入され得、第１のリチウム低減水性流が陽極液コンパートメントから取
り出され得、第１の水酸化リチウム富化水性流が陰極液コンパートメントから取り出され
得；３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセス中、第１のリチウム
低減水性流が中央コンパートメントに導入され得、第２のリチウム低減水性流が中央コン
パートメントから取り出され得、第２の水酸化リチウム富化水性流が陰極液コンパートメ
ントから取り出され得る。
例えば、該方法はさらに、少なくとも一部の第２のリチウム低減水性流を２コンパート
メントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスに再利用することを含むものであり得
る。
当業者には、該方法はまた、適宜、本明細書に論考した例を用いて変更され得ることが
認識されよう。
例えば、本開示の方法の少なくとも一部分をバッチプロセスとして操作してもよい。あ
るいはまた、例えば、該方法を連続プロセスまたは半連続プロセスとして操作してもよい
。例えば、当業者であれば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロ
セスの陽極液コンパートメントおよび／または３コンパートメントモノポーラまたはバイ
ポーラ膜電解セルの中央コンパートメントにおけるｐＨは、２コンパートメントモノポー
ラまたはバイポーラ膜電解プロセスおよび／または３コンパートメントモノポーラまたは
バイポーラ膜電解プロセスの電流密度および／またはプロセス間を流れる流れの流速を、
例えば本明細書に記載のようにして調整することにより少なくとも実質的に維持され得る
ことが認識され得よう。
例えば、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの陽極液コン
パートメントおよび／または３コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロ
セスの中央コンパートメントにおけるｐＨは少なくとも実質的に維持され得る。
例えば、ｐＨは、２コンパートメントモノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスの電
流密度、３コンパートメントモノポーラ膜電解プロセスの電流密度、第１のリチウム低減
水性流の流速および第２のリチウム低減水性流の流速の少なくとも１つを調整することに
より少なくとも実質的に維持され得る。
ｐＨの測定および／またはモニタリングのための好適な手段の選択は、当業者によって
なされ得よう。好適な電流密度および／または好適な流速の選択は、当業者によってなさ
れ得よう。
本開示の方法はまたさらに、例えば、少なくとも一部の第２の水酸化リチウム富化水性
流を第１のエレクトロメンブレンプロセスに再利用することを含むものであり得る。
例えば、該方法はさらに、第１の電気化学セルの陰極液コンパートメントから第１の水
素含有流を取り出すことを含むものであり得る。例えば、該方法はさらに、第２の電気化
学セルの陰極液コンパートメントから第２の水素含有流を取り出すことを含むものであり
得る。例えば、該方法はさらに、第１の電気化学セルの陽極液コンパートメントから第１
の酸素含有流を取り出すことを含むものであり得る。例えば、該方法はさらに、第２の電
気化学セルの陽極液コンパートメントから第２の酸素含有流を取り出すことを含むもので
あり得る。
例えば、酸焙焼リチウム含有材料は、Ｈ２ＳＯ４と事前に反応させたβ−スポジュメン
であり得る。
例えば、酸焙焼リチウム含有材料は、ＣＡ５０４，４７７（これは、引用によりその全
体が本明細書に組み込まれる）に記載の方法を使用することにより得られ得る。
例えば、酸焙焼リチウム含有材料は、Ｈ２ＳＯ４と事前に反応させたα−スポジュメン
、β−スポジュメン、リチア雲母、ペグマタイト、葉長石、アンブリゴナイト、ヘクトラ
イト、ジャダライト、スメクタイト、クレイまたはその混合物であり得る。
例えば、塩基焼成リチウム含有材料は、Ｎａ２ＣＯ３およびＣＯ２と事前に反応させ、
最後に加熱したβ−スポジュメンであり得る。
例えば、塩基焼成リチウム材料の浸出を行なう場合、炭酸リチウムは焼成鉱石（水への
可溶性が非常に低い）で形成され得る。次いで、これをスラリー状にし、ＣＯ２をスパー
ジングして（例えば、オートクレーブ内で）炭酸リチウムを水溶性の重炭酸リチウムに変
換させ、約８５〜約９５℃の温度で加熱してＣＯ２を追い出すと、さらに純粋な炭酸リチ
ウムを再沈殿させることができる。高純度グレードを得るために、この重炭酸塩工程を繰
り返してもよい。β−スポジュメンを水酸化ナトリウムとともに焼成して水酸化リチウム
（これは精製が必要であり得る）を浸出させることも可能である。
本開示の方法において、ｐＨは、このように、いくらかの塩基、いくらかの酸をさらに
添加することにより、または希釈することにより制御され得る。ＯＲＰは、空気のスパー
ジングで先に示したようにして制御され得る。
例えば、Ｌｉ＋および少なくとも１種類の金属イオンを含む水性組成物を塩基と約４．
５〜約６．５のｐＨが得られるように反応させ、それにより、沈殿物が得られるように該
少なくとも１種類の金属イオンを少なくとも１種類の水酸化物の形態で少なくとも部分沈
殿させる場合、該少なくとも１種類の金属イオンの金属はＦｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｚｎまたは
その混合物であり得る。
例えば、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の少なくとも１種類の金属イオンを有す
る水性組成物を別の塩基と約９．５〜約１１．５のｐＨが得られるように反応させ、任意
選択で少なくとも１種類の金属炭酸塩と反応させ、それにより少なくとも１種類の金属イ
オンを少なくとも部分沈殿させる場合、該少なくとも１種類の金属イオンの金属はＭｎ、
Ｍｇ、Ｃａまたはその混合物であり得る。
例えば、Ｌｉ＋を含んでおり、低減された含量の少なくとも１種類の金属イオンを有す
る水性組成物をイオン交換樹脂と、少なくとも１種類の金属イオンが少なくとも部分除去
されるように接触させる場合、該少なくとも１種類の金属イオンはＭｇ２＋、Ｃａ２＋ま
たはその混合物であり得る。
実施例１
図１に示すように、水酸化リチウムは、例えば、かかる方法を使用することにより、予
備浸出させたリチウム含有材料を出発物質として使用することにより得られ得る。例えば
、酸焙焼β−スポジュメンなどの種々の鉱石浸出物が使用され得る。図１に示す方法は炭
酸リチウムを生成させるためにも使用され得る。別の実施形態によれば、出発物質はリチ
ウム化合物、例えば、硫酸リチウム、塩化リチウムまたはフッ化リチウムであり得る。か
かる場合、該方法は、より短いものとなり得、タイトルが「膜電解」のボックスから開始
され得る。
酸焙焼β−スポジュメン（ＡＲβ−スポジュメン）
ＡＲβ−スポジュメンの２種類の異なるブレンドを試験した。サンプルは、浮揚精鉱と
重液選別（ＤＭＳ）精鉱の比が異なるもので構成した。サンプルは７５／２５および５０
／５０として識別した。前者のサンプルは約７５重量％の浮揚精鉱と約２５重量％のＤＭ
Ｓ精鉱を含有するものにした。後者のサンプルは、２種類の精鉱を質量基準で実質的に等
しく含有するものにした。供給原料サンプルのアッセイデータを表１にまとめる。この２
つのサンプルは非常に類似した分析プロフィールを有していた。７５／２５サンプルは５
０／５０サンプルよりも高レベルのＦｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、ＣａおよびＫを有していた。どち
らのサンプルもＡＲβ−スポジュメンの典型的な組成を有するものであった。
表１．ＡＲβ−スポジュメンサンプルのアッセイデータ
Figure 2021113150
精鉱浸出（ＣＬ）および一次不純物除去（ＰＩＲ）
精鉱浸出（ＣＬ）および一次不純物除去（ＰＩＲ）の目的は１）ＡＲβ−スポジュメン
中に含まれた硫酸リチウムを溶解させること、および２）供給原料固形分からリチウムと
ともに共浸出される主要不純物をプロセス溶液から除去することであった。
４槽カスケードを一体型ＣＬ／ＰＩＲプロセス回路に使用した（図２参照）。ＡＲβ−
スポジュメンを、振動フィーダに備え付けた供給原料ホッパーを用いて添加した。各反応
器には、以下のもの：オーバーヘッドミキサーモータ（０．５ｈｐ）（４−ブレードピッ
チインペラーが取り付けられている）、ｐＨおよびＯＲＰ（酸化還元電位）用プローブを
備え付けた。ＰＩＲ反応器にはまた、インペラーの真下にエアスパージャーも配置した。
プロセススラリーを１つの反応器から次の反応器にオーバーフローポートを介して重力に
より流動させた。ＣＬ反応器のオーバーフローポートは槽の有効容積が約３２Ｌとなるよ
うに設定した。ＰＩＲ反応器は各々、約１４Ｌの有効容積を有していた。ＰＩＲ Ｔａｎ
ｋ ３（槽列の最後の反応器）からのオーバーフローを濾過ステーションにポンプ輸送し
た。
約１，２００ｋｇの７５／２５および約１，４００ｋｇの５０／５０のＡＲβ−スポジ
ュメンサンプルを約８５時間の操作で浸出させた。一方の供給原料から他方の供給原料へ
の切換えは操作の３７時間目に行なった。ポンプがＣＬ反応器からオーバーフローし始め
たときを操作の時間点ゼロとした。
ＣＬ工程では、水と固形分を撹拌槽内で５０：５０の重量比で合わせ、周囲条件下で約
３０〜約４５分間混合した。リチウムが、所望でない脈石金属、例えば、鉄、アルミニウ
ム、ケイ素、マンガンおよびマグネシウムなどとともに抽出された。したがって、得られ
たスラリー（ＣＬスラリー）には、可溶化Ｌｉ＋（リチウムイオン）が含有された固形分
組成物および水性（液状）組成物ならびに上記の金属の可溶化イオンが含まれていた。Ｃ
ＬスラリーのｐＨとＯＲＰをモニタリングしたが制御しなかった。あるいはまた、ｐＨを
、いくらかの塩基、いくらかの酸をさらに添加することにより、または希釈することによ
り最後に制御してもよい。また、ＯＲＰも、空気のスパージングで先に示したようにして
制御してもよい。ＣＬスラリーを重力によりＰＩＲ Ｔａｎｋ １に流動させた。択一的
に、ＰＩＲ Ｔａｎｋ １内に導入する前に、水性組成物を固形分組成物と分離してもよ
い。かかる場合、水性組成物（本実施例の場合のように完全ＣＬスラリーではなく）がＴ
ａｎｋ １内に挿入され得る。
９時間の操作後、ＣＬに戻して再利用するのに充分な容量のＷａｓｈ １画分（一体型
ＣＬ／ＰＩＲ固形分残渣を洗浄したときに得られた第１洗浄排液画分）が存在していた。
Ｗａｓｈ １の初期再利用率を、ＣＬに必要な水添加量の約５０％に設定した。３７時間
の操作後、この量は、プロセスへの水添加量の６０％を構成するまで増大した。この洗浄
液流には平均で約１２ｇ／ＬのＬｉ（約９５ｇ／ＬのＬｉ２ＳＯ４）が含有されていた。
一次不純物除去（ＰＩＲ）は、例えば、リチウム（あれば）は実質的に沈殿させないで
水性組成物からＦｅ、ＡｌおよびＳｉを実質的に除去するために行なった。このプロセス
において、精鉱浸出スラリー（水性組成物と固形分組成物を含む）のｐＨを、３つのＰＩ
Ｒ槽への石灰スラリーの添加によって約５．６まで上げた。石灰は、約２０ｗｔ％の濃度
を有するスラリーとして添加した。ＣＬスラリーを、かくして沈殿物と水性組成物に変換
させた。Ｆｅ、ＡｌおよびＳｉなどの不純物は不溶性の金属水酸化物として少なくとも実
質的に沈殿し、沈殿物中にみられたが、リチウムイオンは水性組成物中に実質的にみられ
た。ＰＩＲ回路の保持時間は約４５〜約６０分間であった。プロセススラリーの酸化電位
を約３５０ｍＶまたはそれより上に維持するために空気をＰＩＲ槽内にスパージングした
。このレベルで、第一鉄（Ｆｅ２＋）形態で存在する鉄が、かかるｐＨでの沈殿に適した
形態である第二鉄（Ｆｅ３＋）に酸化され易くなり得る。かくして、例えばＦｅ、Ａｌお
よびＳｉの金属水酸化物を含む沈殿物を得、最後に、リチウムイオンを含む水性組成物と
分離した。ＰＩＲでは、ｐＨが、このように、いくらかの塩基、いくらかの酸をさらに添
加することにより、または希釈することにより制御され得る。ＯＲＰは、空気のスパージ
ングで先に示したようにして制御され得る。
得られたスラリー（水性組成物と固形分組成物（沈殿物を含む）を含む）をパンフィル
ターで濾過した。濾液（リチウムイオンを含んでおり、低減された含量の上記の金属（Ｆ
ｅ、ＡｌおよびＳｉなど）を有する水性組成物）を二次不純物除去（ＳＩＲ）に進めた。
ＰＩＲ濾過ケークで３回分の洗浄排液を得た。最初の洗浄液画分は、２回目以降の２回分
の洗浄液とは別に収集した。最初の洗浄液流は、含有されたリチウムを回収するための供
給原料水流の一部としてＣＬプロセスに再利用した。Ｗａｓｈ ２および３画分を合わせ
、溶液として保存した。この溶液が、リチウム単位を回収するための石灰スラリー構成に
使用され得る。
ＣＬおよびＰＩＲでのリチウム含有量を図３に示す。９時間目、ＰＩＲによる最初の洗
浄液画分を再利用してＣＬ槽に戻し、浸出のための水添加量の半分を構成した。結果とし
てリチウム含有量は、回路全体を通して約１８ｇ／Ｌ（約１４２．６ｇ／ＬのＬｉ２ＳＯ
４）まで増加した。３７．５時間目、再利用率は、浸出のための水の６０％を構成するま
で増大し、リチウム含有量は約２５ｇ／Ｌ（約１９８ｇ／ＬのＬｉ２ＳＯ４）まで増大し
た。ＰＩＲの最初の洗浄液のリチウム含有量は約１２〜約１５ｇ／Ｌ（約９５ｇ／Ｌ〜約
１１８．８ｇ／ＬのＬｉ２ＳＯ４）の範囲であった。
いったん処理量が低下すると、ｐＨは操作全体を通して実質的に安定していた。ＰＩＲ
槽３内のスラリーのＯＲＰは、操作中、実質的に安定であり、約３５０ｍＶより上であっ
た。ＣＬおよびＰＩＲの鉄含有量を図４に示す。１０時間目および５４時間目、ＰＩＲ３
のｐＨは約５．６の値付近であったが、まだＰＩＲ３液中の鉄含有量は増大した。
鉄およびアルミニウムのプロフィールを図４および５に示す。鉄とアルミニウムはどち
らも、実行全体を通してＣＬ槽内において漸増レベルを示した。鉄レベルは、ＰＩＲ３で
は実行の大部分で、ＣＬで観察された増大に関係なく約５ｍｇ／Ｌより下に維持された。
ＰＩＲ３におけるアルミニウムは、最初の４０時間で約１０ｍｇ／Ｌ未満であり、次いで
、残りの操作時間では約２０〜約６５ｍｇ／Ｌの範囲であった。
ＣＬ回路およびＰＩＲ回路の物質収支を表２に示す。リチウム抽出率および不純物沈殿
率は、固形分アッセイに基づいて計算している。この物質収支は、ＡＲβ−スポジュメン
供給原料中に存在するリチウム全体の約８２％が二次不純物除去（ＳＩＲ）に進められた
ことを示す。具体的には、約７９％のリチウム抽出率が７５／２５ブレンドで得られ、５
０／５０ブレンドでは約８６％であった。浸出されなかったか、または沈殿したかのいず
れかであるアルミニウム部分および鉄部分は、それぞれ合計で約９６％および約９９％で
あった。他の試験では、ＡＲβ−スポジュメンから約９５％の抽出収率が得られ得ること
が示されている。
表２．ＣＬ回路およびＰＩＲ回路の物質収支
Figure 2021113150
二次不純物除去
二次不純物除去（ＳＩＲ）を、ＰＩＲ濾液（リチウムイオンを含んでおり、低減された
含量の上記の金属（Ｆｅ、ＡｌおよびＳｉなど）を有する水性組成物）に対して行ない、
Ｃａ、ＭｇおよびＭｎ不純物を実質的に沈殿させて除去した。ＳＩＲ回路への供給原料の
添加は、操作６時間目（ＣＬ槽からのオーバーフローの６時間後）に開始した。４つの処
理槽をカスケード状に配列する（図２参照）。槽容積は、実行中、槽のオーバーフローポ
ートを変えることにより約１１．８〜約１７．５Ｌに調整され得る。槽はすべて、バッフ
ル付きであり、オーバーヘッドミキサーによって撹拌する。すべての槽においてｐＨ、Ｏ
ＲＰおよび温度をモニタリングした。
最初の２つの撹拌槽で、約２Ｍの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）（別の塩基）を用いて
ｐＨを約１０まで上げた。このｐＨ調整後、供給原料中の標的不純物レベルに対して過剰
の炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を第３槽に添加し、残留している二価の不純物を不溶
性炭酸塩に変換した。第３槽からのスラリーを清澄器にポンプ輸送した。アンダーフロー
固形分を濾過によって取り出して回収し、一方、オーバーフロー溶液は１０００Ｌ容トー
ト内に収集した。
精鉱浸出段階から二次不純物除去の最後の槽までの溶液の平均不純物含有量を表３およ
び図６に示す。
表３．選択不純物のプロフィール
Figure 2021113150
浸出段階で導入された不純物には、鉄、アルミニウム、クロム、亜鉛、マグネシウム、
マンガンおよびカルシウムが含まれていた。実質的にすべてのクロムならびに約９８％を
超える鉄およびアルミニウムが最初のＰＩＲ槽（ＰＩＲ１）内に実質的に沈殿した。ＰＩ
Ｒの次の２つの槽（ＰＩＲ２およびＰＩＲ３）で起こった沈殿は最小限であった。ＳＩＲ
の最初の槽（ＳＩＲ１）により、溶液中に実質的に残留している唯一の不純物はマグネシ
ウムとカルシウムであった。他のすべての元素は約１ｍｇ／Ｌ未満であった。ほとんどの
沈殿はＳＩＲ１内で起こったが、ＳＩＲ２でのさらなる保持時間によりマグネシウム含有
量が約４０から約２０ｍｇ／Ｌまで低下した。ＳＩＲ２からＳＩＲ４までで、マグネシウ
ム含有量およびカルシウム含有量は、さらなる保持時間とともに着実な低下を示した。Ｓ
ＩＲ４の不純物レベルは、パイロットプラント実行中、平均すると約１ｍｇ／Ｌ Ｍｎ、
約１４ｍｇ／Ｌ Ｍｇおよび約２４１ｍｇ／Ｌ Ｃａであった。しかしながら、主要パラ
メータの最適化により、約２００ｍｇ／Ｌ Ｃａおよび約２ｍｇ／Ｌ Ｍｇという低レベ
ルが達成された。
操作全体を通してｐＨとＯＲＰをモニタリングした。最初の２つの槽ではｐＨのみを制
御した。最初に、ＳＩＲ２に対して選択したｐＨは約１０であった。操作の３０時間目、
ＳＩＲ２におけるｐＨを約１０．５まで上げた。ＳＩＲ２におけるｐＨが約１０に低下し
た５０時間目における２時間を除き、残りの実行ではｐＨは約１０．５のままであった。
２つの期間で得られた平均ｐＨ値は約１０．１および約１０．５であり、得られた水酸化
ナトリウム消費量は、それぞれ１時間あたり約０．０２２および約０．０２４ｋｇ水酸化
ナトリウムであった。全水酸化ナトリウム消費量は、約１０００ｋｇの炭酸リチウム当量
（ＬＣＥ）あたり約１０キログラムの水酸化ナトリウム溶液であった。
ＳＩＲ２溶液の不純物含有量を、図７において時間に対してプロットする。これらの溶
液は水酸化ナトリウムによって１０より上にｐＨ調整されているが、炭酸ナトリウムはま
だ投与されていない。マグネシウム含有量は調整後の方が低いが、そのレベルは緩徐な下
降傾向を示し、この傾向は設定ポイントの変更前に始まるようである。後にパイロットプ
ラントにおいて、すべてのＳＩＲ槽で保持時間を長くしており、このこともまた沈殿成績
の改善に寄与したかもしれないことに注意されたい。
ＳＩＲ４から排出された溶液中のカルシウム含有量およびマグネシウム含有量を図８お
よび９にプロットする。これらの図は、不純物含有量（ＭｇとＣａのみ）を、サンプルを
採取した時点で使用された炭酸ナトリウムの投与量と関連付けている。さらに、データを
各サンプルの時間点における全ＳＩＲ回路の保持時間に対してプロットする。試験した範
囲内では、炭酸ナトリウムが増加するにつれて、金属含有量が減少した。最低不純物含有
量もまた、長い回路保持時間に対応していたことに注意されたい。炭酸ナトリウムの投与
量を、炭酸ナトリウムの添加前に存在していたカルシウム不純物のモル過剰分として示す
（ＳＩＲ２によるアッセイを使用）。データにより、溶液中のＣａ含有量は約２００ｍｇ
／Ｌより下に低減され得ることが示された。
ＳＩＲ回路からの排出物を４時間毎に、最後の槽（ＳＩＲ４）（図２参照）から排出さ
れたときにアッセイした。ＳＩＲ４排出物を１００Ｌ容清澄器内にポンプ輸送し、清澄器
からのオーバーフローを０．５μｍの渦巻形カートリッジフィルターに通して濾過し、次
いで１０００Ｌ容プラスチックトート内に収集した。これらのトートを、バルク供給原料
のカルシウム含有量のイオン交換（ＩＸ）を確認するために再度アッセイした。トートを
サンプル採取したとき、明褐色固形物が各トートの底に観察された。アッセイにより、回
路の最後の槽（ＳＩＲ４）から排出された溶液からトート内で未混合の状態で存在してい
る溶液までで、カルシウム含有量の有意な低下が明らかになった。両方の流れの平均アッ
セイの比較を以下の表４に示す。
表４．ＳＩＲ排出物に対するエージングの効果
Figure 2021113150
ＳＩＲ回路の物質収支を表５に示す。この物質収支は、全体的に約９２％のマグネシウ
ムおよびすべてのマンガンが固形分に報告されたことを示す。リチウムの固形分への分配
は、全ＳＩＲリチウム回収率が約９９．１％であることから約０．９％である。
表５．ＳＩＲ回路の物質収支
Figure 2021113150
イオン交換
ＳＩＲ排出物をイオン交換（ＩＸ）回路内で処理し、リチウム生成物の生成前にＣａお
よびＭｇの含有量をさらに低減させる。ＩＸ回路は、二価および三価の金属イオンに選択
的であるナトリウム形態で使用され得るカチオン樹脂であるＰｕｒｏｌｉｔｅ（商標）Ｓ
９５０が充填された３つのカラムを含む。Ｐｕｒｏｌｉｔｅ（商標）Ｓ９５０は、アミノ
ホスホン酸系樹脂担持マクロ多孔質架橋ポリマーを含むものである。これは、重金属カチ
オンの除去に使用され得る。高ｐＨでは、これは第２族の金属カチオン（Ｍｇ、Ｃａおよ
びＢａ）ならびにＣｄ、ＮｉおよびＣｏの除去に活性であり得る。高ｐＨでは、二価の金
属カチオンは一価の金属カチオン（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）よりも優先的に吸収される
。二価の金属カチオン（Ｃａ２＋およびＭｇ２＋など）および／または三価の金属カチオ
ンを実質的に選択的に除去するのに好適であり得る任意のイオン交換樹脂が本開示におい
て択一的に使用され得る。あるいはまた、１種類より多くの型の樹脂を使用して種々の金
属カチオンを選択的に除去してもよい。したがって、異なる金属カチオンに対して異なる
イオン交換樹脂を使用してもよい。
ＩＸ回路に使用した操作理念は進み−遅れ再生（Ｌｅａｄ−Ｌａｇ Ｒｅｇｅｎｅｒａ
ｔｉｏｎ）プロセス（図２および１０参照）であった。回路のＩＸカラムのうちの２つを
ＣａとＭｇの除去に関与させ、一方、３番目のカラムでは樹脂再生サイクルを実施する。
ＩＸ回路内の溶液フローおよび進み−遅れ再生操作の模式図を図１０に示す。Ｃａおよび
Ｍｇの負荷は進みおよび遅れと表示した２つのカラムで行なわれ、ＣａおよびＭｇの溶液
中含有量がともに約１０ｍｇ／Ｌより下になった排出液をもたらす。負荷されたカラムは
ストリッピング段階と再生段階を受けた後、次の負荷サイクルの遅れカラムとして再導入
される。カラムは透明なＰＶＣ管で構築した。各カラムは約１５ｃｍの直径および約７６
ｃｍの高さを有するものであった。各カラムのベッド体積は約１０Ｌであった。
ＩＸ操作のパラメータを表６にまとめる。これらのパラメータは、実験室の試験結果を
もとにしており、進み−遅れカラム構成は、遅れ排出液中のＣａおよびＭｇの含有量が各
カチオンに対して確立された約１０ｍｇ／Ｌである確立された上限を超える前に７５ベッ
ド体積（ＢＶ）の供給原料溶液を処理するように設計した。７５ＢＶの供給原料溶液を処
理した後、進みカラムと遅れカラム内の樹脂の合計吸収能は、ＣａおよびＭｇの含有量が
各々約１０ｍｇ／Ｌより下である最終排出液をもたらすのには充分でないかもしれなかっ
た。この時点で負荷サイクルは終了する。進みカラムは再生段階に進展する。遅れカラム
は進みポジションを取る。再生されたカラムは遅れカラムとなる。
再生段階は、カラム内のＬｉ高含有溶液を流し出すための逆浸透（ＲＯ）水での進みカ
ラムの洗浄を伴った。この溶液は遅れカラムに送られる。供給原料洗浄段階に続いて、約
２ＭのＨＣｌを用いた酸ストリッピングを行なう。これにより、吸収されたＣａ、Ｍｇ、
Ｌｉおよび他の金属カチオンが樹脂から除去される。樹脂はこのとき酸形態である。続い
て、残留ＨＣｌ（水性）をカラムからすすぎ洗浄するための酸洗浄段階が行なわれる。次
いで、カラムに約２ＭのＮａＯＨを通過させることにより樹脂をＮａ形態に変換する（再
生段階）。最終工程は、逆浸透（ＲＯ）水を用いてカラムから過剰のＮａＯＨを洗い流す
ことを伴う。樹脂はこのとき再生され、次の負荷サイクルの遅れポジションに進展する準
備ができた状態である。酸ストリッピングサイクルからの排出液は別途収集した。酸洗浄
、再生および再生液洗浄サイクルからの排出液はすべて、同じドラム内に捕集した。
酸ストリッピング段階により、Ｌｉ、ＣａおよびＭｇを含む溶液がもたらされる。デー
タにより、Ｌｉがカラムから最初に溶出された後、ＣａおよびＭｇが溶出されることが示
された。Ｌｉ画分を別途に捕集することが可能であり得、その結果、塩化リチウム溶液が
生成する。
表６．ＩＸパイロット操作パラメータ
Figure 2021113150
合計で約２１５４ＬのＳＩＲ排出物溶液をＩＸ回路内で４サイクルで処理した。各サイ
クルでの供給原料溶液の平均Ｌｉ、ＣａおよびＭｇ含有量を表７にまとめる。
表７．ＩＸ−平均供給原料溶液中Ｌｉ、ＣａおよびＭｇ含有量
Figure 2021113150
サイクルは最初に、負荷段階が７５ＢＶで操作されるように設計した。平均負荷流速は
約８３２ｍＬ／分（約４９．９Ｌ／時）であった。サイクル１は、７５ＢＶの供給原料溶
液が進み−遅れカラムを通過した唯一のサイクルであった。
進みカラムおよび遅れカラムからの排出液のＣａ含有量を累積ベッド処理体積に対して
プロットしたサイクル１のＣａ負荷曲線を図１１に示す。また、このプロットには、供給
原料溶液中の平均Ｃａ含有量および本実施例の遅れ排出液中のＣａ含有量について選択し
た限界（約１０ｍｇ／Ｌ）もプロットしている。進みカラムのＣａの貫流点は７．５ＢＶ
の時点に存在した。進み排出液のＣａ含有量は、７５ＢＶ後で約８２．３ｍｇ／Ｌであり
、進みカラムがＣａの負荷容量に達していないことを示した。遅れカラムのＣａの貫流点
は約３５ＢＶの時点に存在した。遅れ排出液中のＣａ含有量は６０ＢＶ目と６５ＢＶ目の
間で約１０ｍｇ／Ｌより上に増加した。遅れ排出液が約１０ｍｇ／Ｌ Ｃａより上ではあ
るが、サイクル１の負荷段階を７５ＢＶ目の時点まで継続することを決定した。６５から
７５ＢＶ目の時点までの排出液を２００Ｌ容ドラムに転送し、サイクル１の主生成物溶液
とは別に維持した。転送した溶液は、後で、得られた併合溶液中のＣａ含有量が約１０ｍ
ｇ／Ｌを超えていない可能性があると判定された場合に、サイクル１の主生成物と合わせ
た。
サイクル１でのＭｇの同様の負荷プロフィールを図１２に示す。また、供給原料溶液中
の平均Ｍｇ含有量および例えば、遅れ排出液中のＭｇ含有量の上限（約１０ｍｇ／Ｌ）も
このプロットに含めている。進みカラムのＭｇの貫流点は７．５ＢＶ目に存在した。７５
ＢＶ後、進み排出液のＭｇ含有量は約９．５ｍｇ／Ｌであった。遅れカラムのＭｇの貫流
点は５２．５ＢＶ目に存在した。７５ＢＶ後、遅れ排出液のＭｇ含有量は、この実施例に
よれば、ＩＸ生成物溶液中Ｍｇについて選択した限界レベルより充分下の約０．８ｍｇ／
Ｌであった。
サイクル２および３は、７５ＢＶの供給原料溶液がカラムを通過して処理され得る前に
終了しなければならなかった。図１３に、各ＩＸサイクルでの遅れ排出液のＣａ含有量を
累積ＢＶに対してプロットしている。サイクル２の場合、進みカラムおよび遅れカラムの
Ｃａの貫流点は、それぞれ＜約７．５ＢＶおよび約２３ＢＶに存在した。約６８ＢＶ後、
サイクル２を終了した。遅れ排出液中のＣａは、約６０ＢＶ後に約１３ｍｇ／Ｌに達した
。サイクル３の遅れカラムでのＣａの貫流点は最初の５ＢＶ以内に存在した。サイクル３
は約３０ＢＶ後に終了した。３０ＢＶ目の時点における遅れ排出液中のＣａの含有量は約
７．７ｍｇ／Ｌであった。
サイクル３の供給原料溶液の残りをサイクル４で約３６．４ＢＶにわたって処理した。
このサイクルでの進みカラムおよび遅れカラムでのＣａの貫流点は、それぞれ＜約７．５
ＢＶおよび約７．５ＢＶに存在した。サイクル４の遅れ排出液のＣａ含有量データの外挿
により、生成物溶液が、６０ＢＶ後、＞約１０ｍｇ／ＬのＣａ含有量を有し得ることが示
された。
図１４に、各ＩＸサイクルでの遅れ排出液のＭｇ含有量を累積ＢＶに対してプロットし
ている。遅れ排出液中のＭｇ含有量は約１０ｍｇ／Ｌのレベルに近いレベルに決して近づ
かなかったことが明白である。
図１５に、各ＩＸサイクルでの進み排出液の平均Ｌｉ含有量を累積ＢＶに対してプロッ
トしている。また、このプロットには、供給原料溶液の平均Ｌｉ含有量も含めている。デ
ータにより、実質的にＬｉは樹脂に負荷されていないことが示された。
図１６に、サイクル１および２の酸ストリッピング排出液中のＬｉ、ＣａおよびＭｇの
含有量を累積ＢＶに対してプロットしている。データは、Ｌｉが最初に樹脂からストリッ
ピングされ、例えば約０．５〜約１．５ＢＶの範囲で上限含有量に達することを示す。樹
脂からのＣａおよびＭｇの溶出は１ＢＶあたりで始まり、ともに、例えば約２ＢＶで上限
含有量に達する。３種類の金属は３ＢＶ後に樹脂から溶出する。サイクル３および４での
ＣａおよびＭｇのプロフィールは同様であった。
生成ＬＣＥに対する試薬の消費をｋｇ／約１０００ｋｇベースで報告する。イオン交換
により生成した硫酸リチウム流には約３９．１ｋｇのＬｉが含有されていた（これは、Ｓ
ＩＲおよびＩＸを受けなかったＰＩＲ ＰＬＳサンプル中の１００％のリチウム単位を含
む）。下流プロセスでロスがないと仮定して生成され得る炭酸リチウムの相当質量は約１
８７．７ｋｇであり得る。
ＩＸ回路では約２００６Ｌの生成物溶液が生成した。ＩＸ生成物溶液のアッセイデータ
を表８にまとめる。Ｌｉ含有量は約１５．７〜約２１．９ｇ／Ｌの範囲であった。Ｃａお
よびＭｇの含有量の範囲はそれぞれ約２．４〜約５．７ｍｇ／Ｌおよび＜約０．０７〜約
０．２ｍｇ／Ｌであった。注目すべき他の構成成分は、それぞれ平均約３．５ｇ／Ｌおよ
び約０．１ｇ／ＬのＮａおよびＫであった。また、アッセイした元素で、分析手法の検出
限界未満のものも表８に記載している。
表８．ＩＸ生成物溶液アッセイ
Figure 2021113150
ＩＸ回路の物質収支を表９に示す。Ｌｉについて充分なアカウンタビリティが得られた
。約２．７％のＬｉがストリッピング／再生のプロセス溶液中で損なわれた。このプロセ
スで、供給原料溶液中に含有されていたＣａの約９７．６％およびＭｇの約９９．０％が
除去された。
ＩＸ回路は、生成物溶液中のＣａおよびＭｇの含有量を、各金属カチオンについて約１
０ｍｇ／Ｌより下まで低減させることにより、プロセスの目的を果たしていた。さらに、
高品質の硫酸リチウム溶液が生成された。
表９．ＩＸの物質収支
Figure 2021113150
ＣＬ／ＰＩＲ残渣の複合サンプルの半定量的ｘ線回折（ＳＱ−ＸＲＤ）データの検討に
より、各サンプルにα−スポジュメンとβ−スポジュメンの両方が含まれていることが示
された。２つの供給原料サンプル（７５／２５および５０／５０）の各々で生じたＣＬ／
ＰＩＲ残渣のＳＱ−ＸＲＤデータを表１０にまとめる。α−スポジュメンの存在は、第三
者の供給元によって実施された相転移工程（α−スポジュメンの酸焙焼）が１００％効率
的でなかったことを示す。この形態で存在するＬｉ（あれば）は、したがって、湿式製錬
プロセスに化学的に利用され得ない。相転移工程（α−スポジュメンからβ−スポジュメ
ンへの変換）の効率は１００％ではなく、したがって、湿式製錬プロセスへの供給原料中
の含有Ｌｉのパーセンテージはα−スポジュメンとしてのものであることに注意されたい
。
表１０．２つのＣＬ／ＰＩＲ残渣型のＳＱ−ＸＲＤデータ
Figure 2021113150
ＣＬ／ＰＩＲ残渣中にβ−スポジュメンとして存在するＬｉ単位は決して該プロセスに
利用可能ではなく、その結果、偽低Ｌｉ回収率値がもたらされる。
ＣＬ／ＰＩＲ残渣中にβ−スポジュメンとして関連するＬｉ単位を考慮しない調整Ｌｉ
回収率を計算した。この計算のデータを表１１にまとめる。すべての排出プロセス流中の
全Ｌｉは約６３．２ｋｇであった。これには、β−スポジュメンとして存在するＣＬ／Ｐ
ＩＲ残渣中の約１１．７ｋｇのＬｉが含まれていた。したがって、調整全排出Ｌｉ値は約
５１．６ｋｇになる。プロセス全体で回収可能な全Ｌｉは約４６．９ｋｇであった。その
ため、調整全Ｌｉ回収率は約９５．８％と計算される。
表１１．調整全Ｌｉ回収率
Figure 2021113150
高グレード硫酸リチウム溶液が、かくして生成された。図１によれば、この溶液は、例
えば、高品質水酸化リチウムおよび／または高品質炭酸リチウムの溶液の作製におけるリ
チウム源として使用され得る。また、この高グレード硫酸リチウム溶液は、他の高グレー
ドリチウム生成物の生成における供給原料としても使用され得る。
実施例２
電気分解：Ｌｉ２ＳＯ４のＬｉＯＨへの変換．
Ｉ．序論
Ｎａｆｉｏｎ（商標）３２４陽イオン交換膜を使用した。この膜は、例えばヒドロキシ
ド基の逆移動が低減される（高電流効率がもたらされる）ように設計されたスルホン酸交
換基を有する強化過フッ素化二層膜である。これは、高当量ポリマー層を陰極に対向して
配置することにより行なわれ得る。また、これは高温で使用され得る。例えばあまり高価
でない一部の択一的な陽イオン交換膜、例えば、Ｎａｆｉｏｎ ９０２、Ｆｕｍａｔｅｃ
ｈ ＦＫＢおよびＮｅｏｓｅｐｔａ ＣＭＢもまた、本開示の方法に好適であり得る。
２つの異なる陰イオン交換膜を本明細書において試験した。Ａｓａｈｉ（商標）ＡＡＶ
陰イオン交換膜は、例えば酸濃縮用途に使用される、弱塩基性のプロトン阻止膜である。
この膜は約４０℃で試験した。本明細書において試験した第２の陰イオン交換膜はＦｕｍ
ａｔｅｃｈ ＦＡＢ膜であった。この膜は、優れた機械的安定性を有する酸安定性プロト
ン阻止膜であり、高温に耐え得るものである。これは約６０℃で試験した。高い操作温度
では、例えば、電解法に進める前に必要とされるプロセス供給原料溶液の冷却が少なくて
よいとともに、溶液および膜の導電率が上がることにより全体エネルギー消費が少なくな
り得る。また、これにより、例えば、晶出ループ内の水酸化リチウム流に必要とされる加
熱量および溶解工程に戻される供給原料に必要とされる加熱量が低減され得る。
ＩＩ．実験
本実験は、ＤＳＡ−Ｏ２陽極、ステンレス鋼陰極および１対の陰イオン／陽イオン交換
膜を備え付けたＥｌｅｃｔｒｏｃｅｌｌ ＭＰセルにおいて行なった。供給原料ループは
、周囲を６００ワットテープヒーターで覆われた約５リットル容断熱ガラス製レザーバか
らなるものであった。溶液を、Ｉｗａｋｉ（商標）ＷＭＤ−３０ＬＦＸ遠心循環ポンプで
循環させた。溶液のｐＨ、流速、温度、および供給口圧力（セルへの）をすべてモニタリ
ングし、制御した。また、溶液の導電率もモニタリングした。必要な場合は酸（または塩
基）を供給原料溶液にｐＨ制御のために、蠕動ポンプおよびレザーバとしてメスシリンダ
ーを用いて添加した。
陽極液ループは、周囲を３００ワット加熱テープで覆われた約２リットル容断熱ガラス
製レザーバを備えたものであった。溶液を、上記のものと同様のポンプで循環させた。溶
液の流速、温度および供給口圧力もモニタリングし、制御した。希釈用水（濃度調整のた
め）をレザーバに直接、流速調整可能な蠕動ポンプを用いて添加した。このレザーバでは
、より大型のポリプロピレン製捕集レザーバ内へのオーバーフローを許容し、次いで、こ
こから溶液を蠕動ポンプによって循環させてガラス製レザーバに戻した。陰極液ループは
陽極液ループと実質的に同様にした。
電極反応は以下のとおりである：
陰極： Ｈ２Ｏ＋ｅ−→１／２Ｈ２＋ＯＨ−
陽極： Ｈ２Ｏ→１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−
セル構成の略図を図１７に示す。
電極で生成する水素および酸素の適正な通気を助長するため、電気分解セットアップ全
体をヒュームフード内に入れた。
サンプルを実験中に採取し、酸性度とアルカリ度について、単純な酸／塩基滴定を用い
て分析した。また、選択サンプルを陰イオン（スルフェート）および陽イオン（リチウム
とナトリウム）について、イオンクロマトグラフィーによって分析した。
ＩＩＩ．結果および考察
Ｎａｆｉｏｎ ３２４／Ａｓａｈｉ ＡＡＶ膜を約４０℃で用いた実験．
２つの実験（８５６−０４および８５６−１１）をこの構成において実施した。表１２
に、この実験で使用したパラメータをまとめる。両実験では、一定の約６．８ボルトを印
加した。この電圧は最初に、これらの膜の操作条件に関する先の経験に基づいて選択した
。
表１２：ＡＡＶでの結果のまとめ．＊ＩＣ分析の前に、添加されたＮａをサンプルの中和
に使用したＫＯＨによって補正。
Figure 2021113150
最初の実験（＃８５６−０４）では、酸濃度および塩基濃度は、ともにおよそ０．５Ｎ
（約０．２５Ｍ硫酸）で開始し、電気分解中、上昇した。酸強度は、約１Ｍに達した後、
希釈用水の添加によってこの値で一定に保持したが、塩基濃度は上昇させ続けた。濃度お
よび得られた電流効率のグラフを図１８に示す。
最終塩基濃度は、約８２％の全体電流効率で約３．１３Ｍに達した。酸の全体電流効率
は約６２％であり、最終酸強度は約０．９７Ｍであった。
供給原料のｐＨは、最初、実験中、酸の添加によりおよそ４まで下がり、次いでこれが
維持された。これにはｐＨ制御下での水酸化リチウムの定量が必要とされ、また、これは
、陽イオン交換膜が陰イオン交換膜よりも効率的に機能を果たしていたことを示す。この
ｐＨを維持するために必要とされる水酸化リチウムの量は投入量の約１８％を占め、予測
どおり、塩基の電流効率と酸の電流効率の差に近い。全体電流密度は、理論リチウム取り
出しの約３３％で約１０８ｍＡ／ｃｍ２であった。
水移動（これは、イオンとともに膜を越えて移動する水の量の尺度である）は、約７．
４モル／モルＬｉ＋Ｎａ（Ｎａｆｉｏｎ ３２４膜を越えて塩基コンパートメント内）お
よび約１．６モル／モルスルフェート（Ａｓａｈｉ ＡＡＶ膜を越えて酸コンパートメン
ト内）と測定した。
この膜構成での第２の実験（＃８５６−１１）では、酸強度は約０．５Ｍの低濃度で一
定に維持され、塩基濃度は、最初は高値（約２．８５Ｍ）が使用され、約３．６３Ｍまで
上昇した。また、使用される出発供給原料がより少なく、そのため、より高度な枯渇が起
こり得た。このような条件下では、供給原料のｐＨを約４．０に維持するために必要とさ
れる水酸化リチウムはより少なく（電流の約６％に相当）、両方の膜の効率は互いに近か
ったが、Ｎａｆｉｏｎ ３２４膜の効率はＡＡＶ膜よりも高い状態が維持されていたこと
を示す。濃度および得られた電流効率のグラフを図１９に示す。
塩基の全体電流効率は約７３％であり、酸の電流効率は約６５％であった。効率の差は
、この場合も、供給原料のｐＨを維持するために必要とされる水酸化リチウムの量（約６
％）に充分に相当する。この実験での全体電流密度は、理論リチウム取り出しの約６２％
で約１０５ｍＡ／ｃｍ２の先の実行と非常に類似していた。Ｎａｆｉｏｎ ３２４を越え
る水移動率は約７．０モル／モルＬｉ＋Ｎａで同様であった。Ａｓａｈｉ ＡＡＶを越え
る水移動は約−２．７モル／モルスルフェートと測定された（すなわち、水移動は、使用
した低酸濃度のため、酸から供給原料にであった）。
Ｎａｆｉｏｎ３２４／Ｆｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ膜を約６０℃で用いた実験．
初期ベースライン試験
合計で６つの実験（＃８５６−２２〜＃８５６−６３）をこの構成において実施した。
表１３に、プロセスの可変量を操作したときの種々の効果を調べるために使用した最初の
３つの実験の結果をまとめる。
表１３：ＦＡＢでの結果のまとめ．＊ＩＣ分析の前に、添加されたＮａをサンプルの中和
に使用したＫＯＨによって補正。
Figure 2021113150
最初の実験（＃８５６−２２）では、酸強度は最初、約０．４６Ｍであり、およそ１Ｍ
まで上昇させた後、希釈用水の添加によって一定に保持した。初期水酸化リチウム強度は
約３．０８Ｍであり、およそ３．５Ｍまで上昇した後、同様に希釈用水の添加によって一
定に保持した。濃度および得られた電流効率のグラフを図２０に示す。
供給原料のｐＨを事前に約４．０に調整し、次いでこれを保持した。これは、最初は酸
の添加が必要とされた（ＦＡＢ膜はＮａｆｉｏｎ ３２４よりも効率的であった）が、後
に、酸強度が約２倍に増大し、供給原料コンパートメント内へのプロトン逆移動が増大し
たため、水酸化リチウムの添加が必要とされた（Ｎａｆｉｏｎ ３２４がより効率的にな
った）。セルは、Ａｓａｈｉ ＡＡＶ膜での実験と同じ定電圧（セルにおいて約６．８Ｖ
）下で実行した。酸の全体電流効率は約６５％および塩基の電流効率は約７０％と測定さ
れた。
得られた平均電流密度は約１０２ｍＡ／ｃｍ２であった。電流密度、ｐＨおよび導電率
のプロフィールのグラフを図２１に示す。
約１２３ｍＡ／ｃｍ２までの電流密度の突然の増大が実験の最初の部分中に観察された
後、残りの実験の間にわたって緩徐な低下がみられた。理論によって制限されることを望
まないが、この増大は、ＦＡＢ膜の抵抗の低下が補助される期間中での硫酸強度の増大と
関連していると考えられる。ＦＡＢ膜の導電率は、そのｐＨに依存性であり得（例えば、
ＦＡＢ膜は、ほぼ中性の硫酸ナトリウム溶液中で約５０Ωｃｍ２の抵抗を有し得るが、約
０．５Ｍの硫酸溶液中では約１６Ωｃｍ２まで低下し得（どちらも約２５℃での測定値）
、これは該膜によって分けられた２つの溶液の関数である、すなわち、供給原料のｐＨと
酸の濃度の両方の関数である。実験中の中間点に存在する電流密度および導電率のピーク
は、２日間の実験の２日目の開始時に溶液温度が設定ポイント約６０℃を超えたことによ
るものであり、その後、落ち着いた。
この実行におけるリチウム取り出し量は約５６％と低く、これは、最低限の容量の供給
原料を処理するために必要とされた時間の長さのためであった。一晩連続して実行され得
、より大容量が終了まで処理されることが可能となり得るように装置を改良した。次の実
験はこの様式で実行し、例えば電流密度と効率を上げようと試みて他の変形を行なった。
酸濃度および塩基濃度は、大部分の時間、高効率を伴う低濃度で実行することを目的とし
て低濃度で開始され、次いで、水の添加を停止することにより、両濃度を所望の値まで上
げた。行なったその他の変更は、ＦＡＢ膜の抵抗を下げようと試みて低ｐＨ（ｐＨ約３ま
たはそれより下）の供給原料で実行することであった。
図２２に示すように、有意に異なる低電流密度プロフィールが観察された。低い酸濃度
および塩基濃度は、導電率が低くなり得、低電流密度に寄与し得るが、観察されたすべて
の低減の説明となるのに充分大きなものではない。理論によって制限されることを望まな
いが、後の実行後のセルの解体における観察結果は、主な寄与がＮａｆｉｏｎ Ｎ３２４
膜の表面の汚損であり得ることを示唆する。この汚損は、膜表面（供給原料側）における
カーボネート形成と思われ、おそらく、システムが実行されていない時間中に形成されて
いる。作業中に後で取り出した膜は少量の白色沈殿物を有しており、これは、酸で容易に
除去された（ガスが形成された）。これが、高ｐＨの供給原料で実行したときに形成され
たのかどうか、またはセルを排液し、空気中の二酸化炭素が膜表面（高ｐＨを有する）で
反応したときに形成されたのかどうかは不明である。いずれの場合も、システムを低ｐＨ
で実行した場合、低電流密度は問題であるようにはみえなかった。
電流密度は、いったん供給原料のｐＨが約２に達すると、かなり改善された（ｐＨメー
タの設定により、約２より下のｐＨは記録されなかった）。実験は、夜間、推定電荷量で
止まるように設定した。しかしながら、プロセスの効率が推定していたよりもわずかに良
好であったため、セルでの実行を継続し、供給原料はほぼ完全に枯渇した（約９９．７％
のＬｉ取り出し）。ほぼ完全な枯渇が可能であったが、電流密度は急落した。また、完全
な枯渇は、システム内の不純物（あれば）が無理に膜を通過して移動するため、膜に対し
て有害であり得る。また、リチウム／ナトリウム濃度がプロトン移動と同等になったため
、実験終了時のｐＨも劇的に上昇した。この時点で、スルフェート濃度は約１８ｍＭであ
り、ほとんどがビスルフェートとして存在していた。
最終の酸濃度および塩基濃度は、先の実行よりも低く、それぞれ約０．８Ｍおよび約２
．６Ｍであった。低濃度により、酸生成では約７７％および塩基生成では約７３％の高い
全体電流効率がもたらされた。実行過程で計算された濃度および電流効率を図２３に示す
。
水酸化リチウム生成の電流効率は、主にその濃度に依存性であり、また、供給原料溶液
のｐＨにも依存性である。高濃度の水酸化リチウムでは、陽イオン膜を越えるヒドロキシ
ル種の高度な逆移動がもたらされ、したがって低電流効率がもたらされる。同様に、供給
原料溶液のｐＨが低いほど、より多くのプロトンが、陰極液コンパートメント内への移動
に関してリチウムイオンとの競合に利用可能となり、同様に低電流効率がもたらされる。
また、水酸化リチウム濃度は、供給原料を終了まで実行することによっても影響された。
低電流の期間中、低濃度供給原料から塩基への大量の浸透水シフトとともに低電流効率が
存在したであろう。この効果は、約８．３ｍｏｌ水／ｍｏｌ移動リチウム／ナトリウムと
測定された比較的高い水移動に反映される。
また、供給原料コンパートメントのｐＨも、生成する酸の濃度に非常に依存性である。
酸生成物の濃度が高いほど、より多くのプロトンが陰イオン膜を越えて供給原料コンパー
トメント内に移動し、酸の電流効率の低下ならびに供給原料のｐＨの低下がもたらされる
（これは、上記に論考した苛性ソーダ電流効率に影響を及ぼす）。
新たな膜を有するセルを再構築し、高い開始酸濃度および塩基濃度を使用したこと以外
、先の実験を繰り返して行なった。図２４は、酸濃度が実験全体を通して約０．９〜約１
．０Ｍに維持されたことを示す。塩基は約２．４Ｍから開始し、実行全体を通してほぼ約
３Ｍまで上昇させた。酸生成および塩基生成の電流効率は、それぞれ約７７％および約７
５％であった。
図２５は、この実行での電流密度が、最初の実行（８５６−２２）と比べると、なお比
較的低いことを示す。電流密度は２回目の実行（８５６−３４）とより類似していたが、
この実行を８５６−３４より早く終了したため（約９９．７％ではなく約９１％のリチウ
ム取り出し）、平均電流密度はかなり高くなり、約８３ｍＡ／ｃｍ２であった。
溶液の終了時ｐＨは、プロトンの逆移動の量のため約１．８であった。このｐＨでは、
スルフェートの約６０％が溶液中でビスルフェートとして存在し、溶液中のプロトンは約
０．０１５Ｍだけである。
低供給原料ｐＨでのＮ３２４／ＦＡＢでの実行（生成実行）
最後の組の３つの実験は、晶出試験における使用のための生成物を作製するために使用
した。試験の概要を表１４に示す。大容量を使用し、システムを定酸濃度および低供給原
料ｐＨで実行することにより先の実行の電流密度を増大させる試みを行なった。低供給原
料ｐＨで実行することにより、高ｐＨ（＞約３）の供給原料で実行した場合にみられたよ
うな実行間でなんら膜汚損の問題はなかった。しかしながら、酸の電流効率および塩基の
電流効率はどちらも低下した。これらの実行におけるその他の違いは、さらなる電圧をセ
ルに印加したことであった：約６．８Ｖではなく約７．８Ｖ。この変更は８５６−４９中
の早期に行ない、約５５ｍＡ／ｃｍ２から約９５ｍＡ／ｃｍ２への電流密度の増大がもた
らされた。電力消費の詳細の測定には、より高値の電圧が使用される。
表１４：ＦＡＢでの生成実行の概要．＊ＩＣ分析の前に、添加されたＮａをサンプルの中
和に使用したＫＯＨによって補正。
Figure 2021113150
濃度と電流効率を示すグラフを図２６〜３１に示す。システムを低ｐＨで開始し、供給
原料のｐＨを低下させることは、プロセスの電流効率に有害であった。供給原料のｐＨは
、商業プラントの状況の方がこのような実験室の実験よりも良好に制御され得る。より長
時間の実行では、実験の開始前に、硫酸を供給原料に添加してそのｐＨを約１０から約３
に下げた。これは、全容量の供給原料に対して行ない、次いで、供給原料のｐＨは、操作
中、低下し続けた。しかしながら、プラントでは、実験が継続されるにつれて、より少量
（ｓｍａｌｌｅｒ ｈｅａｌ）の供給原料溶液が酸性化され得、ｐＨ約１０の供給原料が
より多く添加され得る。プロセスをバッチ様式ではなく連続的に実行した場合、同様の有
益性が得られる。このような実験から、実験終了時の供給原料中の酸の過半量は酸での前
処理によるものであったことが推定される。供給原料を連続的に添加することによりプロ
トン濃度は約０．１５Ｍから約０．０７５Ｍまで低下され得、これにより、測定される電
流効率が増大し得る。
最後の３つの実行において、得られ得る電流密度を増大させるために少しの変更を行な
ったが、得られた結果は非常に一貫しており、再現可能であった。塩基の電流効率および
水移動におけるわずかな変化は、供給原料のｐＨの変更によるものである。試験中、約２
５Ｌの水酸化リチウムと約４５Ｌの硫酸が生成した。
ＩＩＩ．結論
水酸化リチウムは、硫酸リチウムプロセス流から約４０℃または約６０℃の温度で、Ｎ
ａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜とＡｓａｈｉ ＡＡＶまたはＦｕｍａｔｅｃｈ ＦＡ
Ｂのいずれかの陰イオン交換膜を用いた電気分解を使用して、高効率で成功裡に回収され
得ることが示された。どちらの陰イオン膜も酸生成では効率的であったが、ＦＡＢ膜は、
同様の電流効率で、より高い酸濃度が許容された。また、ＦＡＢ膜は高温（約６０℃）で
の実行が可能であり、したがって、これにより、例えば、必要とされる冷却量が低減され
得る。このような考察に基づき、Ｎ３２４とＦＡＢの組合せを使用する以下のプロセスを
規定した。
Ｎ３２４／ＦＡＢ膜を使用するプロセス
行なった試験に基づくと、該プロセスは以下の特徴：
・ 硫酸は約０．７５Ｍの濃度で生成
・ 水酸化リチウムは約３．２Ｍの濃度で生成
・ 平均電流密度は約１００ｍＡ／ｃｍ２
・ 電流効率は約７５％
・ セル電圧は約６Ｖ（計算については以下を参照）
・ 供給原料から塩基への水移動は約８ｍｏｌ水／ｍｏｌカチオン
・ 供給原料から酸への水移動は＜約１ｍｏｌ水／ｍｏｌカチオン
を有すると予測され得る。
ＭＰセルでのプロセスのセル電圧は約７．８Ｖであった。しかしながら、ラボ用セルは
、電極と膜の間に非常に大きなフロー間隙（約１０ｍｍ）を有しており、これは、より大
型のプラントセルではかなり縮小され得る。間隙は典型的には約２ｍｍまで縮小され得、
これにより全セル電圧から約１．８Ｖが除かれる（それぞれ、酸、塩基および供給原料の
導電率、約２７５ｍＳ／ｃｍ、約４００ｍＳ／ｃｍおよび約７０ｍＳ／ｃｍに基づいて）
。この低減セル電圧および予測電流効率を使用すると、プロセスに必要とされ得る電力消
費は約８．９ｋＷｈ／ｋｇ ＬｉＯＨであり得る（約３．２Ｍの溶液中）。約３メートル
トン／時のＬｉＯＨを生産するプラントでは、プラントは約４５００ｍ２のセル面積を含
むものであり得、これは、中程度のサイズの塩素アルカリプラントに匹敵する大型の電気
化学的プラントであり得る。高ｐＨで実行する場合以外、膜または電極について安定性の
問題はみられなかった。
概要
本開示の試験において、水酸化リチウムが、硫酸リチウムプロセス流から約４０℃また
は約６０℃の温度で、Ｎａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜とＡｓａｈｉ ＡＡＶまたは
Ｆｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢのいずれかの陰イオン交換膜を用いた電気分解を使用して、高
効率で成功裡に回収され得ることが示された。どちらの場合も、硫酸が共生成物として生
成された。
Ｎａｆｉｏｎ ３２４膜を、試験した両電気分解構成において使用した。陽イオン膜は
リチウム生成に対して非常に良好な効率を有し、約７０％を超える電流効率で約３．６Ｍ
までのヒドロキシドを作製した。低濃度での高効率が可能であることが示されたが、陰イ
オン膜の非効率性によってこのニーズが制限される。理論によって制限されることを望ま
ないが、低酸効率によって供給原料溶液のｐＨが有効に低下し、生成した一部の水酸化リ
チウムがｐＨを維持するのに使用されること、または陽イオン膜を越えるプロトンとリチ
ウム／ナトリウムとの競合のいずれかがもたらされる。これにより、プロセスの効率が有
効に２つの膜の最低効率に等しくなる。
硫酸リチウム供給原料には大量数濃度のナトリウムイオンが含有されている。陽イオン
膜は選択的ではなく、したがって、生成する塩基には、供給原料中にみられるものとほぼ
同じ比のナトリウムイオンが含有されている。また、塩基には、約２ｍＭ（約２００ｐｐ
ｍ）のスルフェートも含有されていた。
Ａｓａｈｉ ＡＡＶ（約４０℃で）とＦｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ膜（約６０℃で）の両
方の組み込みでも同様の電流密度の約１００ｍＡ／ｃｍ２を得ることが可能であった。し
かしながら、ＡＡＶ膜では、酸濃度が約０．５Ｍより上である場合、得られた電流効率は
約６５％未満であった。ＦＡＢ酸効率の方が、より酸濃度に依存性であり、約０．９Ｍの
酸濃度で約７５％の電流効率が得られた。酸効率はこの値よりかなり上で低下した。
ＦＡＢ膜を使用した場合に得られた電流密度は、供給原料溶液のｐＨに非常に依存性で
あった（高ｐＨでのその高抵抗のため）。ＡＡＶ膜のものと同様の電流密度を得るために
は、低供給原料ｐＨを維持することが必要であった。これは、生成される酸の強度を増大
させ、したがって陰イオン膜を越えて供給原料コンパートメント内へのプロトンの逆移動
も増大させること、または低供給原料ｐＨで実行することのいずれかによって行なった。
どちらの条件でも、供給原料中のプロトン／Ｌｉ比が増大し、したがって陰極液コンパー
トメント内へのプロトン競合も増大することにより、酸生成ならびに水酸化リチウムの生
成について低電流効率がもたらされることがわかった。
本開示の試験で行なった試験に基づくと、該プロセスは以下の特徴：
・ 硫酸は約０．７５Ｍの濃度で生成
・ 水酸化リチウムは約３．２Ｍの濃度で生成
・ 平均電流密度は約１００ｍＡ／ｃｍ２
・ 電流効率は約７５％
・ セル電圧は約６Ｖ（該プロセス用に設計されたセル内）
・ 供給原料から塩基への水移動は約８ｍｏｌ水／ｍｏｌカチオン
・ 供給原料から酸への水移動は＜約１ｍｏｌ水／ｍｏｌカチオン
を有すると予測され得る。
上記のプロセスは有望性を示すが、硫酸の代わりに硫酸アンモニウムが生成される択一
的なプロセスもまた使用され得、該プロセスの詳細を少なくとも一部の有益性とともに以
下に示す。
実施例３
ＬｉＯＨのＬｉ２ＣＯ３への変換
炭酸リチウム生成のミニパイロットプラントは、２つの回路−水酸化リチウム炭素化回
路（ＬＣ）と重炭酸リチウム分解回路（ＤＣ）を備えたものであった。プロセス溶液と接
触する設備はすべて、ガラス、プラスチックまたはテフロン（登録商標）のいずれかで作
製されたものにした。該流体の高い腐食性および品質に敏感な性質のため、該プロセスに
金属は導入しなかった。
実施例２で生成された水酸化リチウム溶液を炭酸リチウム生成のための供給原料として
使用した。供給原料中の選択金属の含有量を表１５に示す。Ｌｉ含有量は、このように約
１４ｇ／Ｌ〜約１５．５ｇ／Ｌの範囲であった（またはＬｉＯＨの含有量が約４８．３ｇ
／Ｌ〜約５３．５ｇ／Ｌの範囲であった）。
表１５
水酸化リチウム溶液の選択アッセイデータ
Figure 2021113150
ＬＣ回路のスキームを図３２３に示す。水酸化リチウム炭素化（ＬＣ）プロセスは、閉
鎖型４Ｌ容Ｐｙｒｅｘ（登録商標）反応器内で実施した。反応器には、オーバーヘッドイ
ンペラー、スパージャー、レベル制御装置、ｐＨプローブおよび熱電対を備え付けた。例
えば、バープ型スパージャーがＣＯ２の添加に使用され得る。スパージャーはインペラー
の下方に配置した。例えば、このスパージャーの下方設置により、ガスの充分な分散が確
実となり得る。ＣＯ２フローは、ソレノイドバルブを用いて反応スラリーのｐＨによって
制御した。
溶液およびスラリーの移送には蠕動ポンプを使用した。ＬＣからのプロセススラリーは
ＬＣ清澄器まで連続的にポンプ輸送され、清澄器で固形分が沈降し、溶液相は、連続的に
オーバーフローさせてＬＣ反応器内に戻され得る。清澄器の固形分は清澄器のアンダーフ
ローからシフトベースで収集され、Ｗｈａｔｍａｎ（登録商標）＃３ろ紙に通して濾過さ
れた。濾過ケークは３連で、高温の大量の逆浸透水で洗浄され、次いで、約１０５〜約１
１０℃に設定した炉内のＰｙｒｅｘ（登録商標）トレイ上で乾燥された。回収された濾液
はＬＣ回路に戻された。
ＬＣ反応器のレベルは、ＤＣ回路へのブリードポンプを制御するレベルセンサーによっ
て約３Ｌの一定容量に維持された。ＬＣ回路のブリードラインにより、ＬＣ清澄器オーバ
ーフローはＤＣ反応器に進められた。ＤＣ回路のスキームを図３３４に示す。ＤＣプロセ
スは閉鎖型４Ｌ容Ｐｙｒｅｘ（登録商標）反応器内で実施した。反応器は電熱マントル内
に入れ、オーバーヘッドインペラー、ｐＨプローブおよび熱電対を備え付けた。ＤＣ反応
器内の溶液は、重炭酸リチウムを分解するため、および溶液の残りの炭酸リチウムを推進
させるために約９５℃まで加熱された。得られたスラリーは、加熱した清澄器にポンプ輸
送された。ブリード液は清澄器の上部から取り出され、ＤＣ濾液ドラム内に収集された。
ＤＣ反応器内のスラリーレベルは、ＤＣブリード管供給口を清澄器内に固定レベルで配置
し、ブリードポンプをＤＣ反応器への供給原料のものより大きな流速に設定することによ
り維持した。粘りが生じたポンプはシフトベースで回収した。濾過ケークは、ＬＣ反応器
の固形分と同じ様式で処理された。得られた固形分により二次炭酸リチウム生成物が提示
された。このＤＣ固形分流を一次カーボネート流とは別に維持し、独立して特性評価した
。
パイロットプラント操作
炭酸リチウム生成パイロットプラントでは、１日２４時間、各８時間の３回シフトで３
日間連続して実行した。毎時間、示度を読み取り、ＬＣ反応器およびＤＣ反応器内の温度
およびｐＨならびに供給原料、ＣＯ２および消費溶液の投入速度および排出速度をモニタ
リングした。ＬＣ回路のブリード液およびＤＣ回路のブリード液のグラブサンプルを４時
間毎に収集し、リチウム分析のための原子吸光分光分析（Ｌｉ−ＡＡＳと称する）に供し
た。これらのアッセイにより、プロセスの性能に関する速やかなフィードバックが示され
た。複合サンプルをＬＣブリード流およびＤＣブリード流から４時間毎に収集し、１２時
間目の複合サンプルに合わせた。複合サンプルをＬｉ−ＡＡＳに関して分析し、一連の他
の元素は誘導結合プラズマ（ＩＣＰスキャン）を用いて分析した。供給原料のグラブサン
プルは毎日採取し、Ｌｉ−ＡＡＳおよびＩＣＰスキャンアッセイに供した。
パイロットプラントの操作中、ＬＣ反応器への供給原料フローを約３０ｍＬ／分から約
６０ｍＬ／分に増加させ、ＬｉＯＨの炭素化効率に対する保持時間の効果を観察した。パ
イロットプラントの操作条件を表１６に示す。
表１６：パイロットプラントの操作条件
Figure 2021113150
３日間のパイロットプラントの動作中、約１２．５ｋｇの炭酸リチウムが生成し；約９
．９ｋｇの生成物がＬＣ反応器から、および約２．６ｋｇがＤＣ反応器から収集された。
パイロットプラント実行中に生成したＬｉ２ＣＯ３固形分の質量を表１７および１８にま
とめる。
表１７ ＬＣ回路から収集された炭酸リチウム固形分
Figure 2021113150
表１８ ＤＣ回路から収集された炭酸リチウム固形分
Figure 2021113150
約１４．７ｇ／Ｌのリチウムを含有する約１８４リットルの水酸化リチウム溶液を処理
し（または約５０．８ｇ／Ｌの水酸化リチウム）、約１．３９ｇ／Ｌのリチウムを含有す
る約１６１リットルの消費Ｌｉ２ＣＯ３溶液が生成した（または約７．３９ｇ／Ｌの炭酸
リチウム）。毎日使用した材料の質量および容量を表１９にまとめる。
表１９ パイロットプラント操作に使用した材料
Figure 2021113150
結果および考察
試験の開始時、ＬＣ反応器に水酸化リチウム溶液を仕込み、撹拌した。二酸化炭素フロ
ーを開始し、１時間半以内に反応スラリーのｐＨが約１２．６から設定ポイントの約ｐＨ
１１．０まで低下した。
目標ｐＨが近づいたら、連続様式のパイロットプラント操作を開始した。ＬＣ反応器へ
の新鮮水酸化リチウム溶液の添加を開始し、反応スラリーのｐＨを、ＣＯ２（ガス）の制
御添加によって約ｐＨ１１．０の値に維持した。
約２．５時間の操作後、ＬＣ清澄器からのオーバーフローを開始し、ＬＣ回路のブリー
ド液をＤＣ反応器に進めた。ＬＣ反応器からのブリード溶液には約３．５〜約４ｇ／Ｌの
Ｌｉが炭酸リチウムとして含有されているであろうことが予測された。ＬＣ回路のオーバ
ーフロー中のＬｉ含有量は４ｇ／Ｌあたりで上下した。図３４に、含有量値を経過時間に
対してプロットしている。
ＬＣ回路からの複合溶液の分析検出限界を超える濃度を有する金属の分析データを表２
０にまとめる。ＬＣブリード液中含有量と、ＬＣ供給原料溶液中のもの（表１５）との比
較により、ＮａとＫの含有量のＬＣプロセスによる影響は最小限にすぎないことが示され
た。
表２０：ＬＣ回路ブリード液の複合サンプル中の選択金属の含有量
Figure 2021113150
ＤＣブリード液中のリチウム含有量は、パイロットプラント中、約１２４０から約１４
９０ｍｇ／Ｌであった。ＤＣプロセスでは、炭酸リチウム溶液中のＬｉ含有量の相当な枯
渇が観察された（ＬＣブリード中では約２８００〜約４７６０ｍｇ／ＬのＬｉと比べて）
。ＤＣ回路からのブリード液中の選択金属についてのアッセイ結果を表２１にまとめる。
ＬＣプロセスと同様、ＤＣプロセスにおいて観察されたＮａとＫの含有量の変化は最小限
であった（表２０および表２１のＬＣブリード液とＤＣブリード液を比べて）。
表２１：ＤＣ回路からのブリード液の複合サンプル中の選択金属の含有量
Figure 2021113150
図３５に、ＤＣ回路からのブリード中のリチウム含有量を操作時間に対してプロットし
ている。
表２２に、パイロットプラント操作の各１２時間の期間でのＬｉＯＨ供給原料溶液およ
び二酸化炭素ガス使用量に関するデータをまとめる。また、バッチ期間または連続様式期
間で使用された物質および供給原料の流速の漸増を伴った試験で使用された物質に関する
データも表２２に含めている。二酸化炭素は、パイロットプラント全体で約９０．２％の
効率で利用された。ＬＣ反応器への供給原料の流速を約３０から約６０ｍＬ／分に上げる
ことは、ＣＯ２利用効率に対してほとんど影響はなかった。
表２２：二酸化炭素の利用に関するデータ
Figure 2021113150
パイロットプラント中に生成した炭酸リチウム固形分のアッセイデータを表２３と２４
にまとめる。
「ＬＣ固形分バッチ１３Ｒ」（表２３）を除くすべてのバッチの炭酸リチウムサンプル
は、炭酸リチウムに必要とされる約９９．９％純度の規格を満たしていた。バッチ「ＬＣ
固形分バッチ１２」および「ＬＣ固形分バッチ１３Ｒ」のＬｉ２ＣＯ３固形分は、該固形
分のＮａとＫの含量を低減させようと試みてリパルプ（ｒｅ−ｐｕｌｐｅｄ）し、再洗浄
した。乾燥生成物をアッセイに供した。リパルプした炭酸リチウムに含有されていたＮａ
とＫの量は有意に下がっていた。この洗浄試験から、ＮａとＫは、さらに洗浄することに
よって炭酸リチウム固形分から除去することができるということになる。
表２３ ＬＣ回路から収集されたＬｉ２ＣＯ３固形分のアッセイ結果
Figure 2021113150
表２４：ＤＣ回路から収集されたＬｉ２ＣＯ３固形分のアッセイ結果
Figure 2021113150
表２５：複合Ｌｉ２ＣＯ３生成物のアッセイデータ
Figure 2021113150
さらに、ＤＣ回路生成物は、ＬＣ回路の固形分よりも微細な粒径を有する：ＤＣ生成物
中の粒子の約８０％が約５７μｍより小さいものであるのに対して、ＬＣ生成物では約８
０％が約１０４μｍより小さいものである。
パイロットプラント全体の物質収支を表２６にまとめる。表に示されたデータから、リ
チウムの約８８％が炭酸リチウム固形分に変換されたことが明白である。ナトリウムおよ
びカリウムは、炭酸リチウムとともには沈殿しない。
表２６ 物質収支の概要：
Figure 2021113150
このように、水酸化リチウム溶液に二酸化炭素ガスをスパージングすることが、水酸化
リチウムを高純度で高品質の炭酸リチウムに変換するのに有効な方法であることが実証さ
れた。実際、プロセスの平均二酸化炭素利用効率は約９０％であった。また、水酸化リチ
ウムからの炭酸リチウム生成は連続様式で操作され得ることも実証された。ｉ）水酸化リ
チウムの炭素化とｉｉ）重炭酸リチウムの分解および沈殿を含む炭酸リチウム生成プロセ
スは効率的であることが示された。（ｉ）および（ｉｉ）では、ともに高グレードの炭酸
リチウム生成物が生成された。パイロットプラントでは、＞９９．９％のＬｉ２ＣＯ３グ
レードを有する約１２．５ｋｇの炭酸リチウム固形分が生成された。ＬｉＯＨからＬｉ２
ＣＯ３で得られたＬｉ変換は約８８％であった。ナトリウムとカリウムはＬｉ２ＣＯ３と
共沈殿しなかった。
実施例４
酸を中和するためにアンモニアを使用する択一的方法．
本出願人は、以前にＵＳ６１／７８８２９２（引用によりその全体が本明細書に組み込
まれる）において、水酸化リチウムが、硫酸リチウムプロセス流から約４０℃または約６
０℃の温度で、Ｎａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜とＡｓａｈｉ ＡＡＶまたはＦｕｍ
ａｔｅｃｈ ＦＡＢのいずれかの陰イオン交換膜を用いた電気分解を使用して、高効率で
成功裡に回収され得ることを示した。どちらの場合も、硫酸が共生成物として生成された
。硫酸ではなく硫酸アンモニウムが生成される択一的方法も有用であり得、本開示におい
て、その実行可能性を実証する作業を詳述する。試験は、高抵抗性プロトン阻止Ｆｕｍａ
ｔｅｃｈ（商標）ＦＡＢ膜をＮｅｏｓｅｐｔａ（商標）ＡＨＡ膜に置き換えたこと以外は
ＵＳ６１／７８８２９２の場合と同様の電解セルを用いて行なった。ＡＨＡ膜は、Ａｓｔ
ｏｍ（商標）（日本）で製造され、高温安定性（約８０℃）を有し、スルフェート移動に
対して良好な電気抵抗を有する陰イオン膜である。
ヒドロキシド生成の電流効率（約３Ｍで約８０％）は、供給原料をほぼ中性ｐＨに維持
した場合、先の試験で得られた最高値と適合した。非常に高効率での塩生成が最初は可能
であった。しかしながら、バッチ処理が進むにつれて、ヒドロキシドの非効率性（約２０
％）により供給原料のｐＨの上昇が引き起こされ、供給原料中のヒドロキシドが、ＡＨＡ
膜を越えるスルフェート移動と競合した。
本試験で行なった試験に基づくと、Ｎａｆｉｏｎ ３２４膜とＡＨＡ膜を約６０℃で使
用する連続プロセスは以下の特徴を有することが予測され得、以下の表２７に、既知の硫
酸法での結果と比較する。
表２７．硫酸法と硫酸アンモニウム法の比較
Figure 2021113150
先の試験（ＵＳ６１／７８８２９２）では、水酸化リチウムが、硫酸リチウムプロセス
流から約４０℃または約６０℃の温度で、Ｎａｆｉｏｎ ３２４陽イオン交換膜とＡｓａ
ｈｉ ＡＡＶまたはＦｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢのいずれかの陰イオン交換膜を用いた電気
分解を使用して、高効率で成功裡に回収され得ることが示されていた。どちらの場合も、
硫酸が共生成物として生成された。硫酸の生成により、例えば、システムにおける陰イオ
ン膜の選択、得られ得る酸濃度および操作温度が限定され得る。
一部の特定の陰イオン交換膜、例えば、特にスルフェート移動に対して高い抵抗を有す
るプロトン阻止膜、例えば、Ｆｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ膜または同様の膜では、例えば、
水酸化リチウムの調製方法で得られる電流密度が限定され得る。しかしながら、このよう
な膜は、約６０℃の温度に限定され得る。
図３６に示すように、同様の電解セルで、高度に富化された硫酸アンモニウム（＞約２
Ｍ）を生成させることができ、例えば、ビスルフェートの緩衝能および溶液中へのアンモ
ニアの溶解能のため、陽極液溶液を非酸性にすることが可能である。この様式では、例え
ばプロトン阻止陰イオン交換膜が必要とされ得ず、約８０℃の温度で実行することが可能
であり、かつ低抵抗を有するべきである択一的な膜、例えば、Ｎｅｏｓｅｐｔａ ＡＨＡ
膜を使用することができる。
かかる方法では、例えば高抵抗ＦＡＢ膜が除かれ、おそらく、高電流密度（それにより
膜面積が縮小される）、低電圧（それにより電力消費が低減される）またはこの２つの組
合せのいずれかでの操作が可能となり得る。また、該方法では、例えば、別の市販物質を
生成させることができる。硫酸アンモニウムは、肥料の一成分として販売することができ
、硫酸よりも高い価値を有するはずである。また、該方法では、例えば、電気分解中に供
給原料からより多くの水が除去され、それにより、より広範な供給原料変換でより効率的
な操作が可能になることが予測される。また、該方法により、例えば、溶液の冷却があま
り必要とされない高温でのプロセスの操作が可能になり得る。また、溶液および膜も、こ
のような高温では抵抗性が低く、電力消費が低減される。
先の方法で使用した陰イオン膜（Ｆｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ）をＮｅｏｓｅｐａｔａ
ＡＨＡ（Ａｓｔｏｍ Ｃｏｒｐ．）膜に置き換え、セルの「酸」コンパートメントのｐＨ
を制御するためにアンモニアを使用する、このシステムで行なった試験を以下にまとめる
。
実験は、先の試験（ＵＳ６１／７８８２９２）で使用したものと同様のものが備え付け
られているが、陰イオン膜をＮｅｏｓｅｐｔａ ＡＨＡ（Ａｓｔｏｍ Ｃｏｒｐ．）膜で
置き換えたＥｌｅｃｔｒｏｃｅｌｌ ＭＰセルで行なった。
種々の電解液回路は、陽極液（酸／塩）回路にｐＨ制御を加えたこと以外は先の試験（
ＵＳ６１／７８８２９２）で使用したものと同様にした。ｐＨ制御装置によりソレノイド
バルブを作動させ、このバルブにより、陽極液レザーバへのアンモニアガスの直接添加が
可能であった。ＤＳＡ−Ｏ２コーティングは高ｐＨでは除去される場合があり得るため、
陽極液のｐＨが約５より上に上がらないように注意した。先に行なった分析に加え、アン
モニウムイオンも、陽イオンイオンクロマトグラフィーによって分析した。実験設定の他
のすべての態様は、既報のものと同じにした。
本試験過程中、さまざまな持続期間の実験を行なった。これらの実験では、電流効率、
電圧および水移動に対する温度、電流密度、供給原料の交換、酸／塩濃度、塩基濃度およ
びｐＨ制御ストラテジーの効果を評価した。濃度範囲および電流効率を表２８にまとめる
。最初の２つの実験では、塩基と酸／塩の濃度をその開始値から上昇させた。２つ目の実
験は２日間にわたって実行し、より多くのスルフェート除去量が得られた。この場合、セ
ットアップの容量制限のため、約９０％より多くの除去を得るためには供給原料に水を添
加しなければならなかった。残りの実験では、ほぼ一定の塩濃度および塩基濃度を維持し
ようと試みて（連続生成のシミュレーション）、水は、酸コンパートメントと塩基コンパ
ートメントのみに添加した。実験８５６−８１〜８５６−８６は、ほぼ一定の酸（約２．
５〜３Ｍのスルフェート）および塩基（約２．８〜３．１Ｍのヒドロキシド）下で実行し
、さまざまな温度および電流密度の効果を調べた。最後の２つの実験では、得られる供給
原料のｐＨの問題を解決しようと試みて、酸コンパートメントの制御ｐＨをさまざまに変
えた。
表２８：硫酸アンモニウム生成の結果のまとめ．スルフェート電流効率（ＣＥ）は各生成
物流について報告．
Figure 2021113150
典型的には、供給原料におけるスルフェート電流効率は酸におけるスルフェート電流効
率と等しいはずである。表２８に示すように、一部の実験では約８％までの不一致がみら
れる。理論によって制限されることを望まないが、この誤差の大部分は、おそらく、例え
ば、高濃度の溶液を取り扱った場合にセットアップ内に保持されることによる容量測定誤
差によるものである。
図３７〜４３は、表２８にまとめた実験に関するプロットである：図３７Ａ〜Ｄは実験
８５６−７１に関するものであり；図３８Ａ〜Ｇは実験８５６−７８に関するものであり
；図３９Ａ〜Ｇは実験８５６−８１に関するものであり；図４０Ａ〜Ｆは実験８５６−８
４に関するものであり、図４１Ａ〜Ｇは実験８５６−８６に関するものであり；図４２Ａ
〜Ｇは実験８５６−８８に関するものであり；図４３は、実験８５６−９０に関するもの
である。以下のセクションで、本試験およびプロセス態様の結果をさらに論考する。
水酸化リチウムの生成
このプロセスでは、水酸化リチウムが約３Ｍのヒドロキシド濃度で生成した。効率は、
試験全体を通してかなり一貫性があり、約１５０ｍＡ／ｃｍ２で約８０％よりわずかに下
の数値が得られ、高電流密度では約８０％を超えるまで上昇した。最後の実験では、水酸
化リチウム濃度を約３．５Ｍまで上昇させると電流効率が約７％低下した。これらの実験
では、先の試験とは異なり、供給原料のｐＨが常に約７より大きく、プロトン移動（あれ
ば）が排除されたため、効率は主にヒドロキシドの逆移動である。しかしながら、アンモ
ニウム移動に付随するいくらかの非効率性がみられ得る。図３９Ｄに示すように、水酸化
物の組成は大部分が水酸化リチウム／水酸化ナトリウムであり、リチウムとナトリウムの
比は供給原料中にみられるものと同様であった。
硫酸アンモニウムの生成
図３９Ｅに示すように、実験の大部分において、硫酸アンモニウム濃度は約２．５〜約
３Ｍのスルフェートに維持され、これにより約９０％の電流効率がもたらされた。効率の
低下はアンモニウムの逆移動では説明され得なかった。硫酸アンモニウムを低濃度にした
最初の実験では、供給原料中にアンモニウムはごくわずかしかみられず（＜約２０ｍＭ）
、これは約１％未満の電荷量の説明となる。アンモニウム濃度を上げた場合、アンモニウ
ム濃度は約１００ｍＭまで上がり、これは、なお約２％未満の電荷量である。さらなる分
析により、残りの電荷量が、供給原料から酸へのヒドロキシド移動によるものであったこ
とが示唆される。Ｎ３２４膜を越えるヒドロキシドの逆移動により供給原料のｐＨの増大
が引き起こされた。実験８５６−７８は除去パーセントがより大きくなるまで実行したた
め、実験は、より高いヒドロキシド濃度でより長時間実行され、それにより、ＡＨＡ膜を
越えるスルフェートの電流効率が低下した。この効果のさらなる詳細およびその結果を次
のセクションで論考する。
硫酸リチウム供給原料の枯渇
ほとんどの実験では（８５６−７８以外）、供給原料に水を添加しなかった。セットア
ップの制限（および大型バッチに必要とされる時間）のため、ほとんどの実験は約８０％
変換後に終了した。図３９Ｇに示すように、硫酸リチウム濃度は、水移動の量のため、試
験終了時において依然として高かった。水移動が起こらなかったら、この最終スルフェー
ト濃度は約０．３５Ｍになっていたであろう。
図３９Ｇはまた、通過電荷量の関数としての供給原料中のヒドロキシド濃度も示す。図
示のように、実験終了時であっても、ヒドロキシドが塩基からＮ３２４膜を越えて逆移動
するため、ヒドロキシド濃度が上がりつつある。実験終了時までには、ヒドロキシド濃度
がスルフェート濃度と同様になり、これによってプロセスの効率が低下した。最終的に、
供給原料から酸コンパートメントに移動するヒドロキシドの量は、塩基から移動する量と
等しくなり、ヒドロキシド濃度は安定状態に達する。この濃度は約１Ｍのヒドロキシド濃
度に近くなり得る。
低い酸ｐＨ（陽極液ｐＨ）での実験的試行
例えば、本試験の一部の実験では、供給原料中のヒドロキシドの逆移動のため、供給原
料のｐＨが上昇した。この問題を回避するために使用され得る制御方法の一例は、硫酸を
供給原料に添加してそのｐＨを約７〜１０に維持することである。ヒドロキシド生成効率
が約８０％であるため、約２０％の電荷量に相当する酸が必要とされ得る。
あるいはまた、いくらかのプロトンの逆移動が可能になるように酸／塩に対するｐＨの
設定ポイントを修正することもできよう。この場合、供給原料のｐＨが特定の測定設定ポ
イント（例えば、約９．５、約９．７または約１０）より上になったら、酸へのアンモニ
アの添加が停止される。酸側のｐＨが低下すると、供給原料のｐＨが必要とされる設定ポ
イントより下に下がるまでプロトンの逆移動が可能になる。次いで、アンモニアを酸に添
加してｐＨを上げ、プロセスを繰り返す。上記の方法によりプロセスの自己補正が可能に
なり、外添の硫酸が全く必要でない。高塩濃度の溶液のｐＨ測定は、ナトリウム（および
リチウム）イオンが例えばｐＨ測定値を妨害することがあり得るため、不正確な場合があ
る得ることは認識されよう。典型的には、ｐＨ測定値は、実際のｐＨとは異なる；典型的
にはアルカリ塩溶液では低く、酸では高いいくつかのｐＨ単位であってもよい。例えば、
制御アルゴリズムとしてｐＨを使用する場合は、この効果が較正および相殺されるように
注意を払わなければならないことは認識されよう。本開示に示すグラフは、そのように測
定したものである。
最後の２つの実験では、この型の制御を使用した。８５６−８８は、約３．５のｐＨで
約２．５Ｍ硫酸アンモニウムを用いて開始し、さらなるアンモニアの添加なしで実行した
。図４２Ｂに示すように、供給原料中のヒドロキシド濃度は、実行のほぼ半分過ぎまでは
上がり続け、次いで、濃度はわずかに下がり始めた。これは、図４２Ｃに示すように、供
給原料のｐＨ測定値が約１０および酸のｐＨ測定値が約０．５で起こった。しかしながら
、依然として、供給原料のｐＨの上昇が排除されるのに充分なプロトン移動はなかった。
また、いくらかの変換が起こった時点は、供給原料中のすべてのスルフェートがビスルフ
ェートに変換され、それによりいくらかの遊離酸が生成する時点に対応する。図４２Ｅに
示すように、アンモニウム濃度は、約１．９ｍｏｌの電荷量（約２．５Ｍ（ＮＨ４）ＨＳ
Ｏ４）のときにスルフェート濃度と等しくなった。
最後の実験８５６−９０は、新たな供給原料溶液を使用したこと以外、先の実験を継続
した。図４３に示すように、供給原料のｐＨはわずかに上昇し、次いで安定した後、約７
のｐＨまで低下したが、酸のｐＨは下がり続けた。記録された酸の−０．２５のｐＨあた
りで、供給原料のｐＨが急速に下がり始め、アンモニアの添加を再開した。酸のｐＨは、
プロトンの逆移動が限界になり、供給原料のｐＨが上がり始める時点まで再び上昇した。
アンモニアの添加再開する直前および再開を終了した後の酸のサンプルを採取した。添加
前のサンプルは、約０．６Ｍのプロトンを有する約３．４Ｍのスルフェートと分析された
（約３．１ＭのＮＨ４ＨＳＯ４＋約０．３ＭのＨ２ＳＯ４を示す）。アンモニアの添加後
、溶液は再度、約３．４Ｍのスルフェートになったが、約３．３Ｍビスルフェートおよび
約０．１Ｍのスルフェートを含有しており、遊離のプロトンが中和されたことが示された
。
本試験により、このようにしてプロセスを実行することが可能であることが実証された
。ヒドロキシド生成、供給原料のスルフェート除去および酸性スルフェート生成の電流効
率（表２８に示す）は、より密接に釣り合っていた。しかしながら、苛性ソーダ強度は、
この実行ではわずかに高く、全体電流効率は約７３％に近くなった。
約ゼロのｐＨ測定値で実行した塩中のアンモニウムの濃度は、約３．５のｐＨで実行し
た同じスルフェート濃度の溶液の濃度のほぼ半分であり（すなわち、（ＮＨ４）２ＳＯ４
ではなくＮＨ４ＨＳＯ４）、これによりアンモニウムの逆移動の量が低減され得、したが
って塩基へのアンモニウム移動の量が低減され得る。
セル電圧および水移動
硫酸システムと比べて硫酸アンモニウムシステムの利点は、プロセスから高抵抗性Ｆｕ
ｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ膜を除いたときに得られ得る潜在的に高い電流密度および低いセル
電圧であった。
表２９は、約１５０ｍＡ／ｃｍ２で約６Ｖおよび約２００ｍＡ／ｃｍ２で約６．５Ｖが
必要とされる電流作業で得られたセル電圧範囲を示す。先の作業では、約７．８Ｖの一定
のセル電圧を使用し、約１００ｍＡ／ｃｍ２の平均電流密度が得られた。したがって、低
電圧で高電流密度が得られた。約２ｍｍの溶液間隙を有するセルでの実行は約６０℃で約
４．６Ｖと低かった。供給原料が高導電率で実行され得るため、Ｐｒｏｄｃｅｌｌから市
販のセルへの変更は少ないことは認識されよう。セルを約８０℃で実行することにより、
約２００ｍＡ／ｃｍ２で実行した場合、セル電圧は約０．６Ｖ下がった。しかしながら、
主な改善が溶液の導電率にあり、市販のセルが有する溶液間隙はより狭いため、この影響
は市販のセルでは少ないかもしれない。
表２９：セル電圧範囲および水移動の数値．
Figure 2021113150
このシステムでの水移動はかなり高く、平均で約１０ｍｏｌの水移動／ｍｏｌ電荷量（
約２２ｍｏｌの水／ｍｏｌ硫酸リチウム移動）であった。これは、一定の供給原料濃度を
維持し、したがってシステムが完全連続プロセスで実行されることを可能にするために必
要とされる水のほぼ半分である。供給原料流に対して逆浸透ユニットを組み込んで残りの
水を除去し、それにより供給原料が充分に変換されるようにすることが可能であり得る。
低酸ｐＨで実行した実験では、随伴する水移動は少なかった。理論によって制限されるこ
とを望まないが、この効果は、おそらく、プロトンの逆移動に随伴するいくらかの水移動
および酸への低浸透によるものである。スルフェート濃度は２つの溶液においてほぼ同じ
であったが、最後の２つの実験ではアンモニウムはずっと少なかった。
水移動の数値は１モルの電荷量に対して示す。塩基中の陽イオン１モル数に対してでは
、この数値を電流効率で除算する必要がある。酸中のスルフェート１モル数に対してでは
、この数値は、２を乗算し、電流効率で除算する必要がある。
本試験で行なった試験に基づくと、該方法は、例えば、低ｐＨ制御を使用した場合に硫
酸アンモニウムを約３Ｍまたはそれより高い濃度で生成させ得る、水酸化リチウムを約３
Ｍの濃度で生成させ得る、約１５０ｍＡ／ｃｍ２の平均電流密度を有するものであり得る
、ヒドロキシド生成について約８０％の電流効率を有するものであり得る、カスタム設計
セルでは約４．６Ｖのセル電圧を有するものであり得る、約８ｍｏｌの水／ｍｏｌ陽イオ
ンの供給原料から塩基への水移動を有するものであり得る、および例えば酸に関して低ｐ
Ｈを使用した場合は約１２ｍｏｌまたはそれより少ない水／ｍｏｌスルフェートの供給原
料から酸／塩への水移動を有するものであり得る。
先の硫酸法と比べた場合、このような条件により、例えば、約３メートルトン／時のＬ
ｉＯＨを生産するプラントに必要とされるセル面積が約３５％より大きく低減され得る。
また、例えば、約８．９ｋＷｈ／ｋｇ ＬｉＯＨ〜約６．４ｋＷｈ／ｋｇ ＬｉＯＨ（約
３Ｍ溶液中）の商業的設計のセルの電力消費が低減され得る。また、例えば、供給原料の
ｐＨ制御レジメン（ｒｅｇｉｍｅ）によっては約８〜１０メートルトン／時の硫酸アンモ
ニウム（乾燥重量ベース）が生成され得る。
Ｎ３２４膜を越えるヒドロキシド逆移動により供給原料のｐＨが増大する。この移動は
プロセス全体に影響する場合があり得、安定な操作をもたらすために異なる制御ストラテ
ジーを使用してもよい。例えば、３つの異なる制御ストラテジーが使用され得る：
例えば、硫酸が、供給原料のｐＨを中性あたりからわずかに塩基性のｐＨ（約７〜９）
に制御するために使用され得る。この方法には、例えばさらなる制御回路が必要とされ、
例えば硫酸の購入が必要とされ得る。購入したさらなる硫酸を硫酸アンモニウムに変換す
る。水酸化リチウムの生成はなお約８０％の電流効率であり得、硫酸アンモニウムは約９
０％〜１００％であり得る。非効率性は、ＡＨＡを越えるアンモニウムの逆移動であり得
る。この選択肢は、例えば、適当な硫酸供給元および生成する硫酸アンモニウムの販路が
存在する場合に有用であり得る。
例えば、対策を行なわなくてもよく、ＡＨＡを越えるヒドロキシドの非効率性がＮ３２
４を越えるヒドロキシドのものと適合するまで供給原料のｐＨを上昇させてもよい。これ
により、例えば、水酸化リチウム効率と硫酸アンモニウム効率の両方が同じになり得る。
実施するのは最も簡単であり得るが、例えば、高ｐＨ溶液中および高温での陰イオン交換
膜の安定性を考慮することが必要であり得る。例えば、塩基安定性の陰イオン交換膜が使
用され得る。
例えば、硫酸アンモニウムのｐＨの変動を、いくらかのプロトンの逆移動が許容される
ようなものにしてもよい。供給原料のｐＨが上昇したら、酸／塩に添加するアンモニアの
量を止めて、充分なプロトンがＡＨＡを越えて移動し、供給原料のｐＨの低下がもたらさ
れるまで陽極でプロトンを生成させ、次いで、再度アンモニアの添加を行なう。この方法
の場合も、水酸化リチウムの生成と硫酸アンモニウムの生成が適合するが、ＡＨＡにおけ
るｐＨが低く維持され得る。また、これは、例えば、低アンモニウム濃度で酸／塩が実行
されるという利点を有する。例えば、約３Ｍのスルフェート溶液は、約ゼロのｐＨでは約
２．５Ｍの重硫酸アンモニウムを有する約０．５Ｍの硫酸を含むものであり得るが、約４
のｐＨでは、ほとんど約６Ｍの硫酸アンモニウムを含むものであり得る。これにより、例
えば、ＡＨＡ膜でのアンモニウムの逆移動の量が低減され得る。次いで、例えば、酸／塩
溶液をアンモニアで後中和し、必要とされる約３Ｍの（ＮＨ４）２ＳＯ４溶液を作製して
もよい。また、例えば、高スルフェート濃度も使用され得る。
実施例５
Ｌｉ２ＳＯ４のＬｉＯＨへのさらなる関連変換
実施例
本開示の方法の例示的な流れ図を図４４に示す。これに例示した方法１０は水酸化リチ
ウムを調製するためのものである。図４４を参照されたい。これに例示した方法では、リ
チウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物を、
水酸化リチウムを調製するためのリチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重
硫酸リチウムの消費に好適な条件下で、第１のエレクトロメンブレンプロセス、例えば２
コンパートメントモノポーラ膜電解プロセスなどの２コンパートメントメンブレンプロセ
スを含む第１のエレクトロメンブレンプロセスに供し、任意選択で、このとき、水酸化リ
チウムを調製するためのリチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチ
ウムの消費を所定の程度まで進行させる。図４４を参照されたい。２コンパートメントモ
ノポーラ膜電解プロセスなどの２コンパートメントメンブレンプロセスは、陽イオン交換
膜１８などの膜によって陰極液コンパートメント１６と隔てられた陽極液コンパートメン
ト１４を備えた第１の電気化学セル１２内で行なわれ得る。
用語「消費」は、リチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウム
に関して本明細書で用いる場合、水性組成物中に存在しているリチウム化合物、例えば硫
酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムの量の低減をいうことは認識されよう。例えば
、当業者であれば、図４４に示したものなどの２コンパートメントモノポーラ膜電解プロ
セス中、陽極２０では水（Ｈ２Ｏ）がプロトン（Ｈ＋）と酸素ガス（Ｏ２）に変換され得
、陰極２２では水がヒドロキシドイオン（ＯＨ−）と水素ガス（Ｈ２）に変換され得、リ
チウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチウムを含む水性組成物中に
最初に存在していたリチウムイオン（Ｌｉ＋）が、電位差により陽極液コンパートメント
１４から陽イオン交換膜１８などの膜を越えて陰極液コンパートメント１６内に推進され
得ることが容易に理解され得よう。第１のリチウム低減水性流２４および第１の水酸化リ
チウム富化水性流２６がそれにより得られ、これらは、図４４に示すように、それぞれ、
第１の電気化学セル１２の陽極液コンパートメント１４および陰極液コンパートメント１
６から取り出され得る。Ｌｉ＋イオンが電流のため膜１８を通り抜けて移動し、それによ
りＬｉ２ＳＯ４がＬｉＯＨに変換される。
第１の酸素含有流２７および第１の水素含有流２８もまた得られ得、これらは、図４４
に示すように、それぞれ第１の電気化学セル１２の陽極液コンパートメント１４および陰
極液コンパートメント１６から取り出され得る。あるいはまた、電気分解反応の生成物と
して生成した酸素および／または水素ガスを、例えば水溶液中に残留させ、それぞれ第１
の電気化学セル１２の陽極液コンパートメント１４および陰極液コンパートメント１６か
ら、それぞれ第１のリチウム低減水性流２４および第１の水酸化リチウム富化水性流２６
の一成分として取り出してもよい。
図４４に示すように、リチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リチ
ウムを含む水性流２９は、リチウム化合物、例えば硫酸リチウムおよび／または重硫酸リ
チウムを第１の電気化学セル１２の陽極液コンパートメント１４に導入するために使用さ
れ得る。
図４４に示すように、第１のリチウム低減水性流２４は次いで、少なくともさらに一部
の水酸化リチウムが調製されるのに好適な条件下で、第２のエレクトロメンブレンプロセ
ス、例えば３コンパートメント膜電解プロセスなどの３コンパートメントメンブレンプロ
セスを含む第２のエレクトロメンブレンプロセスに供され得る。図４４に示すように、３
コンパートメント膜電解プロセスなどの３コンパートメントメンブレンプロセスは、陰イ
オン交換膜３６などの膜によって中央コンパートメント３４と隔てられた陽極液コンパー
トメント３２および陽イオン交換膜４０などの膜によって中央コンパートメント３４と隔
てられた陰極液コンパートメント３８を備えた第２の電気化学セル３０内で行なわれ得る
。
例えば、当業者であれば、図４４に示したものなどの３コンパートメントモノポーラ膜
電解プロセス中、陽極４２では水（Ｈ２Ｏ）がプロトン（Ｈ＋）と酸素ガス（Ｏ２）に変
換され得、陰極４４では水がヒドロキシドイオン（ＯＨ−）と水素ガス（Ｈ２）に変換さ
れ得、第１のリチウム低減水性流２４中に最初に存在していたリチウムイオン（Ｌｉ＋）
が、電位差により中央コンパートメント３４から陽イオン交換膜４０などの膜を越えて陰
極液コンパートメント３８内に推進され得、第１のリチウム低減水性流２４中に最初に存
在していた硫酸イオン（ＳＯ４ ２−）が、電位差により中央コンパートメント３４から陰
イオン交換膜３６などの膜を越えて陽極液コンパートメント３２内に推進され得ることが
容易に理解され得よう。第２のリチウム低減水性流４６および第２の水酸化リチウム富化
水性流４８がそれにより得られ、これらは、図４４に示すように、それぞれ第２の電気化
学セル３０の中央コンパートメント３４および陰極液コンパートメント３８から取り出し
てもよい。実際、第２のリチウム低減水性流４６は陽極液コンパートメント１４内に搬送
され得るが、第２の水酸化リチウム富化水性流４８は陰極液コンパートメント１６内に搬
送され得る。
図４４に示すように、３コンパートメントモノポーラ膜電解プロセス中、第１のリチウ
ム低減水性流は第２の電気化学セル３０の中央コンパートメント３４内に導入され得、第
２のリチウム低減水性流４６は第２の電気化学セル３０の中央コンパートメント３４から
取り出され得、第２の水酸化リチウム富化水性流４８は第２の電気化学セル３０の陰極液
コンパートメント３８から取り出され得る。
本開示の方法において、３コンパートメントモノポーラ膜電解プロセスはさらに、陽極
液コンパートメント３２内で硫酸を生成させることを含むものであり得る。図４４に示す
ように、硫酸含有水性流である流れ５０が、かくして第２の電気化学セル３０の陽極液コ
ンパートメント３２から取り出され得る。
あるいはまた、３コンパートメントモノポーラ膜電解プロセスはさらに、アンモニアを
第２の電気化学セル３０の陽極液コンパートメント３２内に、例えば流れ５２から導入し
、第２の電気化学セル３０の陽極液コンパートメント３２内で硫酸アンモニウムを生成さ
せることを含むものであり得る。図４４に示すように、硫酸アンモニウム含有水性流であ
る流れ５０が、かくして第２の電気化学セル３０の陽極液コンパートメント３２から取り
出され得る。
第２の酸素含有流５４および第２の水素含有流５６もまた得られ得、これらは、図４４
に示すように、それぞれ第２の電気化学セル３０の陽極液コンパートメント３２および陰
極液コンパートメント３８から取り出され得る。あるいはまた、電気分解反応の生成物と
して生成した酸素および／または水素ガスを、例えば水溶液中に残留させ、それぞれ第２
の電気化学セル３０の陽極液コンパートメント３２および陰極液コンパートメント３８か
ら、それぞれ流れ５０および第２の水酸化リチウム富化水性流４８の一成分として取り出
してもよい。
当業者には、例えば、他の試薬および／または溶媒を第１の電気化学セル１２の陰極液
コンパートメント１６、第２の電気化学セル３０の陰極液コンパートメント３８および／
または第２の電気化学セル３０の陽極液コンパートメント６２内に導入するために流れ５
８、流れ６０および流れ６２などの他の流れが使用され得ることが認識されよう。例えば
、かかる流れは、例えばｐＨを維持するため、もしくは変化させるために酸（例えば、Ｈ
２ＳＯ４）および／または塩基（例えば、ＬｉＯＨ）を添加するため、および／または例
えば方法１０の電気化学セル１２、３０のコンパートメント内の濃度を維持するため、も
しくは変化させるために水を添加するために使用され得る。また、当業者には、かかる試
薬および／または溶媒を、図４４に示す電気化学セル１２、３０の種々のコンパートメン
ト内に、図４４に図示しているものまたは図示していないもののいずれかである他の流れ
の一成分として、電気化学セル１２、３０のコンパートメント内の反応体（例えば、Ｌｉ
２ＳＯ４、ＬｉＨＳＯ４、ＬｉＯＨ、ＮＨ３、ＮＨ４ＨＳＯ４、（ＮＨ４）２ＳＯ４）の
ｐＨおよび／または濃度などのパラメータが維持されるように、または変化するように導
入してもよいことも認識されよう。
図４４に示すように、本開示の方法はさらに、少なくとも一部の第２のリチウム低減水
性流４６を第１のエレクトロメンブレンプロセスに再利用することを含むものであり得る
。例えば、図４４に示すように、第２のリチウム低減水性流４６は、第１の電気化学セル
１２の陽極液コンパートメント１４内に導入され得る。例えば、該少なくとも一部の第２
のリチウム低減水性流４６は、第２の電気化学セル３０から第１の電気化学セル１２に適
当な導管を経由してポンプによって送られ得る。
図４４に示すように、本開示の方法はまた、さらに、少なくとも一部の第２の水酸化リ
チウム富化水性流４８を第１のエレクトロメンブレンプロセスに再利用することを含むも
のであり得る。例えば、図４４に示すように、少なくとも一部の第２の水酸化リチウム富
化水性流４８は、第１の電気化学セル１２の陰極液コンパートメント１６内に流れ５８の
一成分として導入され得る。当業者には、該少なくとも一部の第２の水酸化リチウム富化
水性流４８を第１の電気化学セル１２の陰極液コンパートメント１６内に導入する択一的
な様式が可能であることが認識されよう。例えば、該少なくとも一部の第２の水酸化リチ
ウム富化水性流４８を、別個の流れとして陰極液コンパートメント１６内に導入してもよ
い。例えば、該少なくとも一部の第２の水酸化リチウム富化水性流４８は、第２の電気化
学セル３０から第１の電気化学セル１２に適当な導管を経由してポンプによって搬送され
得る。
例えば、セル１２内のＬｉ２ＳＯ４および／またはＬｉＨＳＯ４の電気分解が、Ｌｉ２
ＳＯ４および／またはＬｉＨＳＯ４の消費に関して所定の一定の程度に達した場合（例え
ば、電流効率の低下によって観察される）、あるいは陽極液コンパートメント１４内の陽
極液のｐＨ（例えば、ｐＨメータによって測定されるｐＨ）が所定の値より下になった場
合、陽極液コンパートメント１４の内容物（流れ２４）はセル３０の中央コンパートメン
ト３４に搬送され得る。セル１２内では、陽極液コンパートメント１４におけるｐＨは下
がる傾向を有し得、したがって反応の効率が下がるか、またはそれ以上効率的でなくなる
と、流れ２４はコンパートメント３４内に移送され、そこでは、ｐＨは、電気分解の効率
が下がるか、またはそれ以上効率的でなくなる一定点に達するまで上がる傾向を有し得る
ことが観察された。かかる場合、流れ４６はコンパートメント１４内に搬送され得、そこ
ではｐＨは下がる。コンパートメント１４と３４間でのＬｉ２ＳＯ４および／またはＬｉ
ＨＳＯ４の移送は、同じ搬送手段で行なっても異なる搬送手段で行なってもよい。かかる
手段は、ポンプを結合した導管であり得る。当業者であれば、本開示の方法では、出発溶
液（または供給原料溶液）（例えば、Ｌｉ２ＳＯ４および／またはＬｉＨＳＯ４の水溶液
）のｐＨに応じて、出発溶液が、まず２コンパートメントモノポーラ膜電解プロセスセル
内で（例えば、ｐＨが中性または塩基性である場合）、次いで３コンパートメントモノポ
ーラ膜電解プロセスで処理され得ることが理解され得よう。あるいはまた、出発溶液は、
まず３コンパートメントモノポーラ膜電解プロセスセル内で（例えば、ｐＨが中性または
酸性である場合）、次いで２コンパートメントモノポーラ膜電解プロセスセル内で処理さ
れ得る。
コンパートメント３８内で一定のＬｉＯＨ濃度に達したら、流れ４８はコンパートメン
ト１６に搬送され得、そこでＬｉＯＨがさらに富化され得る。
本開示の方法は、例えばバッチプロセスとして操作され得る。あるいはまた、本開示の
方法を半連続プロセスまたは連続プロセスとして操作してもよい。
当業者には、本開示の方法の１つまたはそれより多くのパラメータ、例えば限定されな
いが、ｐＨ、温度、電流密度、電圧、電流効率および濃度が、例えば、当該技術分野で知
られた手段によってモニタリングされ得ることは認識されよう。本開示の方法における具
体的なパラメータをモニタリングするための好適な手段の選択は、当業者によってなされ
得よう。かかるパラメータもまた、当業者によって、例えば、自身の共通一般知識に鑑み
て、および本開示を参照することにより維持および／または変更され得る。
一部の特定の既知の方法では、例えば３コンパートメントセルの使用が組み込まれてお
り、それは、図４５に示す２コンパートメント構成では、陽極反応により酸素とプロトン
が生成し、これが陽極液溶液のｐＨの低下をもたらすためである。陽イオン膜を通過する
電荷移動に関してプロトンがリチウムイオン移動と競合するため、２コンパートメントセ
ルを使用する場合の陽イオンの充分な除去は非効率的となり得る。とはいえ、硫酸リチウ
ムなどのリチウム化合物の重硫酸リチウムへの部分変換は２コンパートメント膜電解セル
で可能であるのがよい。
ビスルフェートは１．９のｐＫａを有し、したがって、スルフェートは硫酸リチウム水
溶液のｐＨを、半分までのスルフェートのビスルフェートへの変換（すなわち、２５％変
換）時にプロトン濃度が約０．０１Ｍとなるように緩衝する。この濃度の時点で、Ｎａｆ
ｉｏｎ ３２４（Ｎ３２４）膜でのプロトンによる非効率性は無視してよいものになる。
これまでの研究により、ビスルフェートに充分に変換（すなわち、５０％変換）された
溶液のｐＨは約０．９または０．１Ｍよりほんの少し上のプロトン濃度であることが示さ
れている。この場合、プロトンはリチウムイオンよりも可動性であるため、Ｎ３２４膜を
通過するプロトン移動はおそらく有意であり、これにより、例えば水酸化リチウム生成の
電流効率が低下し得る。そのため、硫酸リチウムの完全な変換は可能ではなく、本開示に
まとめた試験作業では、変換の関数としての効率を測定することに焦点を当てた。
本開示の方法において、水溶液中の硫酸リチウムは、２コンパートメント膜電解プロセ
スを用いて部分変換された後（さらなるリチウムを水酸化リチウムに変換するため）、こ
の溶液は次いで、３コンパートメント膜電解プロセスに送られ得る。本明細書では、供給
原料溶液がより低いｐＨを有する場合のプロセスの操作を検討するため、２コンパートメ
ント作業で生成する溶液を両方のプロセスによって処理する試験も報告する。
一般的な実験の詳細
２コンパートメント実験は、ＤＳＡ−Ｏ２陽極、ステンレス鋼（ＳＳ３１６）陰極およ
びＮａｆｉｏｎ ３２４膜を備え付けたＩＣＩ ＦＭ−０１ラボ用電解セル（６４ｃｍ２
，ＩＣＩ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，ＵＫ）において行なった。３コンパートメント作業は、
先の試験で使用した３コンパートメント膜電解セルに同様に備え付けたＥｌｅｃｔｒｏｃ
ｅｌｌ ＭＰセル（１００ｃｍ２）において行ない、実験設定の他の態様は、他の出願（
ＵＳ６１／６３６，８６９；ＵＳ６１／７５５，１５１；ＵＳ６１／７８８，２９２；Ｐ
ＣＴ／ＣＡ２０１３／０００３９８）に既報のものと同じにした。
実施例５Ａ：２コンパートメント膜電解セル試行
試験は、２コンパートメント構成を使用し、硫酸リチウムを含む水溶液を供給原料溶液
として用いて行なった。この実行の主目的は、変換（ビスルフェート／スルフェート）の
関数としての電流効率を評価することであったため、試験を、陰極液コンパートメント内
で約２Ｍ ＬｉＯＨを用いて行なった。これは、先の作業で得られた約３Ｍ濃度よりも低
い。しかしながら、約３Ｍ濃度では、ヒドロキシド濃度における少しの変動が水酸化リチ
ウムの電流効率をかなり低下させ得る。対照的に、約２Ｍの濃度付近でのヒドロキシド濃
度における少しの変動は水酸化リチウム電流効率に大きく影響せず、したがって、効率の
変化（あれば）は一般的に、供給原料からのプロトン移動に起因するものであり得る。
種々の実行を２コンパートメントセルを用いて、さまざまな電流密度で行なった。図４
６〜４８は、表３０にまとめた実験に関するプロットである：図４６Ａ〜４６Ｄは実験番
号８５６−９６に関するものであり；図４７Ａ〜４７Ｄは実験番号８５６−９９に関する
ものであり；図４８Ａ〜４８Ｄは実験番号８７９−１に関するものである。２コンパート
メントセルを使用した実験の結果およびこれらの実行のプロセスの態様を以下に論考する
。
各実行が進行するにつれて、リチウムイオンとナトリウムイオンが、例えば図４６Ａに
示されるように供給原料から除去された。水が供給原料から除去されるにつれて、硫酸イ
オン濃度は約１．７Ｍから約２．３Ｍまで富化され、これにより、供給原料からのリチウ
ムイオン移動とともに、供給原料中の硫酸イオンに対するリチウムイオンの比が電気分解
開始時の約２強から終了時の約１未満まで変化する。この実行では、約５０％よりわずか
に多くの変換が行なわれ、そのため、最終陽極液溶液には重亜硫酸リチウムのみと少量の
硫酸が含有されている。
２つのコンパートメント内のサンプルを実行中、定期的に採取し、電流効率について評
価した。図４６Ｂは、陰極液中のヒドロキシド生成の累積電流効率および供給原料からの
陽イオン減少を示す。図示のように、電流効率は、サンプル採取時に約３５％変換と約４
５％変換の間で低下し始める。累積電流効率の変化は小さいように見えるが、増分電流効
率の変化（図示せず）はかなりである。この変化は、測定した供給原料のｐＨが約０．６
に達すると起こるようである。
高電流密度での実行も同様の傾向を有していた。表３０は、約３ｋＡ／ｍ２（実験番号
８５６−９６）、約４ｋＡ／ｍ２（実験番号８５６−９９）および約５ｋＡ／ｍ２（実験
番号８７９−１）の電流密度で行なった３回の実行の結果を示す。これらの実行でのヒド
ロキシドの電流効率は、実行の初期段階では約８０％に近かった。電流効率が下がり始め
る時点は、高電流密度を使用して行なった実行の方がわずかに遅く（すなわち、より高率
変換時）に存在するようであった。
表３０：硫酸リチウム供給原料を用いた２コンパートメント実行の特徴。
Figure 2021113150
４ｋＡ／ｍ２の電流密度を使用した実行の電圧プロフィールを図４７Ａに示す。ほとん
どの実行での電圧は高値から始まり、実行が進行するにつれて低下した。図４７Ａにおい
て、ヒドロキシド濃度は実行過程で約１．９Ｍから約２．４Ｍまで上がり、これにより、
陰極液コンパートメント内では電圧降下が低減された。
構築時のＩＣＩ ＦＭ−０１セルは約７ｍｍの電極／膜間隙を有するものであった。間
隙を約２ｍｍまで狭くできるより大型の市販のセルでは、水酸化リチウムを含む約３Ｍ水
溶液である陰極液溶液を使用した場合、全体セル電圧は約４．５〜５Ｖとなり得ることが
推定される。したがって、約４ｋＡ／ｍ２の電流密度で実行される２コンパートメント膜
電解プロセスの電力消費は約７ｋＷｈ／ｋｇ（ＬｉＯＨ含有３Ｍ溶液）であり得る。これ
は、プロセスが約１．５ｋＡ／ｍ２の電流密度で実行されることだけを除いて、硫酸アン
モニウムを共生成させる３コンパートメントセルに必要とされることが観察される電力と
同等である。
２コンパートメントセルを用いて約４０％の硫酸リチウムを約３メートルトン／時のＬ
ｉＯＨプラントで変換させた場合、約４００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で実行されるセル面
積は約４３０ｍ２であり得る。残りの約６０％の硫酸リチウムは次いで、本明細書におい
て論考しているように３コンパートメントセルによって処理され得る。セル面積の推定値
は、以下、本明細書において３コンパートメント作業の論考の後に、さらに論考する。
実施例５Ｂ：硫酸リチウム／重硫酸リチウムの変換を伴う３コンパートメント膜電解セル
試行
２コンパートメント作業は、硫酸リチウム溶液から約４０％変換までの水酸化リチウム
の生成に有用である。利用可能なプロセス溶液の量が少ないため、試験の条件を適正に規
定するために、２つの初期実行を、合成的に作製した重硫酸リチウム／硫酸リチウム溶液
を用いて行なった。２コンパートメント作業による最終溶液を再混合し、いくらかの水酸
化リチウムの添加によって約４２％変換溶液に調整した。起こり得るヒドロキシド濃度効
果を排除するため、水酸化リチウム濃度を約２Ｍに低下させた。
Ａ．硫酸アンモニウムを生成させるためのＮ３２４／ＡＨＡ３コンパートメントセル
先の試験（ＵＳ６１／６３６，８６９；ＵＳ６１／７５５，１５１；ＵＳ６１／７８８
，２９２；ＰＣＴ／ＣＡ２０１３／０００３９８）で使用した３コンパートメントセルを
本試験の試験作業に再利用し、Ｎａｆｉｏｎ Ｎ３２４陽イオン交換膜とＡｓｔｏｍ Ａ
ＨＡ陰イオン交換膜を含めた。図４９Ａ〜Ｄは、この実験に関するプロットである。３コ
ンパートメントセルを使用し、硫酸アンモニウムを共生成させた実験の結果およびこのプ
ロセスの態様をこのセクションで論考する。
約１．６４Ｍ ＬｉＨＳＯ４と約０．２Ｍ Ｌｉ２ＳＯ４（すなわち、約８５％のビス
ルフェート）を含有する開始溶液をセル内で約２００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で実行し、
硫酸リチウムの除去により水酸化リチウム／水酸化ナトリウムが陰極液中に、硫酸アンモ
ニウムが陽極液中に生成した（アンモニアは供給原料にｐＨ制御下で添加した）。水は供
給原料から移動したが、図４９Ａに示した濃度を実質的に維持するため、さらなる水を陽
極液と陰極液に添加した。実験は、供給原料からのスルフェートの約９３％除去を伴って
実行された。
実行過程中、供給原料のｐＨ（これは、約０．６から開始）は増大し（これは、スルフ
ェートがリチウムよりも効率的に除去されるためである）、図４９Ｂに示すように、実験
終了時までに約２よりほんの少し上に達した。そのため、供給原料中のビスルフェートの
パーセンテージは実行全体を通して、溶液の大部分がスルフェートとして存在するまで低
下した。セル電圧は、ほぼ実行終了時（供給原料が枯渇し始めたとき）まで約７Ｖで相当
に一定であった。
種々のコンパートメントについて測定した電流効率を図４９Ｃに示す。これにより、よ
り効率的なスルフェート除去が確認される。ヒドロキシド生成の効率は約７２％であった
が、スルフェート除去は約１１４％であった。１００％より高いスルフェート除去は、「
スルフェート」がスルフェート（ＳＯ４ ２−）として膜を通過して移動するが、このよう
なｐＨでは一部の移動がビスルフェート（ＨＳＯ４ −）としてのはずであると仮定した計
算のためである。
Ｂ．硫酸を生成させるためのＮ３２４／ＦＡＢ３コンパートメントセル
３コンパートメント電気化学セルを、Ａｓｔｏｍ ＡＨＡ膜を新たなＦｕｍａｔｅｃｈ
ＦＡＢ膜要素に置き換えて再構築し、硫酸を陽極液中に生成させる同様の試験を行なっ
た。図５０Ａ〜Ｄは、この実験に関するプロットである。３コンパートメントセルを使用
し、硫酸を共生成させた実験の結果およびこのプロセスの態様をこのセクションで論考す
る。
この実験では、図５０Ａに示すように、硫酸強度を約０．８Ｍより下に維持するため、
より多くの水を陽極液に添加した。電流効率（図５０Ｂ）および供給原料のｐＨ（図５０
Ｃ）において同様の傾向が観察された。この場合、低電流密度（約１００ｍＡ／ｃｍ２）
を使用したためスルフェートは約７３％しか除去されず、実験実行全体にわたって起こっ
た変換は実施例５Ｂ、セクションＡで論考した実験よりも少なかった。
この試験での電流密度は先の試験のものの半分であったが、同様のセル電圧が得られた
。理論によって制限されることを望まないが、これは、おそらくＦＡＢ膜の高い抵抗のた
めであった。
これらの試験におけるヒドロキシド電流効率は、先の試験（ＵＳ６１／６３６，８６９
；ＵＳ６１／７５５，１５１；ＵＳ６１／７８８，２９２；ＰＣＴ／ＣＡ２０１３／００
０３９８）と比べて約１０％〜１５％低かった。セルを解体し、Ｎ３２４膜内に破れが観
察された。この破れはガスケット領域に存在し、問題が引き起こされたはずはなかった。
理論によって制限されることを望まないが、この破れは、プラスチックフレームの（高温
での）わずかな変形が何度も復元したことによって形成されたのかもしれない。新たな実
行を新たなＮ３２４膜要素を用いて行ない、電流効率はわずかに改善された。最終実行は
、重硫酸リチウム／硫酸リチウム溶液をより高ｐＨの硫酸リチウム溶液に置き換えて行な
い、電流効率が正常近くまで改善された。理論によって制限されることを望まないが、供
給原料の低ｐＨは３コンパートメントでの生成に影響するようである。電流効率は、供給
原料のｐＨが上昇したため目立って上がらず、これは予測され得たことであった。
理論によって制限されることを望まないが、例えば、塩素アルカリ業界で知られている
ように、供給原料中のカルシウムもまた効率の低下を引き起こし得る。
かくして、２コンパートメント膜電解セルと３コンパートメント膜電解セルの組合せを
組み込んだ方法は、硫酸リチウムを水酸化リチウムに変換するために有用であることが示
された。２コンパートメントセルは、約４０％変換までの水酸化物の生成において効率的
である。また、本試験により、残りの溶液を３コンパートメントセルで処理した場合、ヒ
ドロキシド生成で約１０〜１５％の電流効率の低下が起こることも示された。硫酸アンモ
ニウムまたは硫酸のいずれかを共生成させるプロセスは、ヒドロキシド形成と同様に挙動
することが観察された。
２コンパートメントセルにおけるリチウム値の約４０％の処理は、１時間あたり３メー
トルトンのＬｉＯＨの生成に必要とされるセル総面積を有意に減少させる。２コンパート
メントセルは約４００ｍＡ／ｃｍ２の高電流密度で操作されるため、このプロセスの電力
コストは同様であり得る。当業者であれば、低電流密度の使用により電力量は低減され得
るが、必要とされるセル面積は増大し得ることが認識され得よう。
表３１：種々のプロセスのセル面積および電力
Figure 2021113150
本システムの有益性は、例えば、２コンパートメントセルにおいて使用される高い電流
密度のために得られる。しかしながら、当業者には、このような電流密度ではＤＳＡ−Ｏ
２陽極の寿命が短くなることが認識されよう。
本試験のプロセスで得られるヒドロキシド生成の低電流効率により、３コンパートメン
トプロセスのためのセル面積がわずかに増大し得る。しかしながら、この非効率性は、溶
液が２コンパートメントシステムから、３コンパートメントセルを実行する別個のシステ
ムに供給される溶液の逐次処理を前提としている。あるいはまた、両方の型のセルを同じ
溶液で実行してもよく、したがって、プロセスは、必要とされる任意のｐＨで実行され得
、溶液のｐＨは、例えば、一方または他方のセルで処理するパーセンテージを変更するこ
とにより上下され得る。例えば、ｐＨを下げる必要がある場合、２コンパートメントセル
の電流密度が上げられ得る、および／または３コンパートメントセルの電流密度が下げら
れ得る。Ｆｕｍａｔｅｃｈ ＦＡＢ膜を用いて硫酸を生成させる場合、例えば、ＦＡＢ膜
を導電性に維持してプロトン移動を最小限にするために、ｐＨは１．５あたりに制御され
得る。
Ａｓｔｏｍ ＡＨＡを用いて硫酸アンモニウムを生成させる場合、先の試験で報告され
た問題点の１つは、苛性ソーダ電流効率がスルフェート除去よりもずっと低いために供給
原料のｐＨの上昇が停止することであった。本発明の方法において使用される２コンパー
トメントセルは、供給原料全体のｐＨをもっと低いｐＨに維持するために使用され得るも
のである。
また、２つのプロセス（すなわち、２コンパートメントプロセスと３コンパートメント
プロセス）の併用により、大量の水が供給原料から除去されるため、より良好な供給原料
溶液の利用が可能となり得、より連続的な操作が許容される可能性がある。
本開示を具体的な実施例に関して記載してきた。本記載は、本開示の範囲を限定するの
ではなく、その理解を補助することを意図した。当業者には、本開示に対して、本明細書
に記載の開示内容の範囲から逸脱することなく種々の変形を行なうことができ、かかる変
形は本文書に包含されることが意図されていることが自明であろう。
このように、本開示の方法およびシステムは、高電流効率を使用することおよび、必要
とされるセル総面積が小さいことにより、低コストでＬｉ２ＳＯ４および／またはＬｉＨ
ＳＯ４をＬｉＯＨに変換するために有効であることが観察された。２コンパートメントモ
ノポーラまたはバイポーラ膜電解プロセスと２コンパートメントモノポーラまたはバイポ
ーラ膜電解プロセスを併用することにより、かかる高電流効率が可能になり、それにより
、電流および空間の観点においてかかる経済性がもたらされることがわかった。
具体的な実施形態に特に関連して記載したが、該実施形態に対して数多くの変形が当業
者に自明であることは理解されよう。したがって、上記の記載および添付の図面は具体例
として限定しない意味で解釈されたい。

Claims (10)

  1. 水酸化リチウムを調製するためのシステムであって、該システムは、
    電気化学セルを含み、該電気化学セルが、陰イオン交換膜によって中央コンパートメントと隔てられた陽極コンパートメントと、陽イオン交換膜によって該中央コンパートメントと隔てられた陰極コンパートメントとを規定し、該中央コンパートメントが、リチウム化合物を含む水性組成物を受け取る少なくとも１つの入り口を含み、該陰極コンパートメントが、少なくとも１つの陰極を含み、該陰極が、水酸化リチウム富化水性組成物を生成するように構成されており、該陽極コンパートメントが、少なくとも１つの陽極を含み、
    該システムが、ｐＨプローブと、該リチウム化合物を含む該水性組成物のｐＨを約１〜約４に少なくとも維持するための酸または塩基を受け取るための少なくとも１つの入り口とをさらに含み、「約」は示される値の±１０％を意味する、システム。
  2. 前記電気化学セルが、モノポーラ電解セルである、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記ｐＨプローブと、前記リチウム化合物を含む前記水性組成物のｐＨを少なくとも維持するための酸または塩基を受け取るための前記少なくとも１つの入り口とが、約２〜約４に維持され、「約」は示される値の±１０％を意味する、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記ｐＨプローブと、前記リチウム化合物を含む前記水性組成物のｐＨを少なくとも維持するための酸または塩基を受け取るための前記少なくとも１つの入り口とが、約２に維持され、「約」は示される値の±１０％を意味する、請求項２または３に記載のシステム。
  5. 前記電気化学セルが、バイポーラ電解セルである、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記ｐＨプローブと、前記リチウム化合物を含む前記水性組成物のｐＨを少なくとも維持するための酸または塩基を受け取るための前記少なくとも１つの入り口とが、約１〜約２に維持され、「約」は示される値の±１０％を意味する、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記陰極コンパートメントが、水酸化リチウムを含む水性組成物を受け取るための少なくとも１つの入り口をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
  8. 前記陰極コンパートメントが、酸を含む水性組成物を受け取るための少なくとも１つの入り口をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
  9. 前記システムが、温度計と、前記リチウム化合物を含む前記水性組成物を約２０℃〜約８０℃の温度に少なくとも維持するための温度制御装置とをさらに含み、「約」は示される値の±１０％を意味する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
  10. 前記システムが、前記電気化学セルの電流を約４００〜約３０００Ａ／ｍ ２ に少なくとも維持するための電流計を含む電源をさらに含み、「約」は示される値の±１０％を意味する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
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