具体实施方式

以下，一边参照附图一边详细地说明依据本发明的一实施方式。

[第1实施方式]

首先，使用图1来说明依据第1实施方式的电解装置1的构成。图1是电解装置1的概略图。

如图1所示，电解装置1具备：中央流路2、一对电极3,4、阳离子交换膜5、原料侧流入路径6、排液路径7、原料侧排气路径8、水侧流入路径9、锂回収路径10、回収侧排气路径11、原料侧泵12、水侧泵13、及电源装置14。

中央流路2是在两侧设置有一对电极3,4的流路。此中央流路2是下述流路：被设置于一对电极3,4之间的阳离子交换膜5区分为2个流域2a,2b，通过阳离子交换膜5来使锂离子Li⁺从流域2a移动到流域2b。流域2a联系原料侧流入路径6和排液路径7之间，使从原料侧流入路径6流入的原料M流出到排液路径7。流域2b联系水侧流入路径9和锂回収路径10之间，使从水侧流入路径9流入的低浓度的氢氧化锂水溶液W成为(超过99％)高纯度的高浓度氢氧化锂水溶液L，然后使其流出到锂回収路径10。原料M中，能够采用例如已使用的锂离子电池的有机溶液或饱和水溶液(例如经饱和处理的海水)。此原料M中包含锂离子Li⁺、以及例如钙离子Ca²⁺、钠离子Na⁺、氯化物离子Cl^-等。

一对电极3,4配置于中央流路2的两侧，利用以电源装置14来施以直流电流，从而使电子e^-从阳极尺寸稳定性电极3流向阴极尺寸稳定性电极4。电极3中能够采用例如覆盖有铱的网状的钛。电极4中能够采用例如网状的镍。以成为25mA/cm²的方式对于一对电极3,4施加电流，此时的电圧为任意值。

阳离子交换膜5设置于一对电极3,4之间，将中央流路2区分为2个流域2a,2b。此阳离子交换膜5具有锂离子导电性，并具有仅使原料M中包含的阳离子中的锂离子Li⁺通过的特性，不会使其它阳离子(例如钙离子Ca²⁺、钠离子Na⁺)通过。或者，具体来说，阳离子交换膜5能够使流经流域2a的原料M产生化学反应(2Cl^-→Cl₂+2e^-)，并且使流经流域2b的低浓度的氢氧化锂水溶液W产生化学反应(2H⁺+2e^-→H₂，2OH^-+2Li⁺→2LiOH)，使锂离子Li⁺从流域2a移动到流域2b。虽然即使在不对于一对电极3,4之间施加电圧的情况下也会产生该化学反应，但是利用对于一对电极3,4之间施加电圧，能够促进该化学反应。

具体来说，作为具有不会使原料M中包含的其它阳离子通过而仅使锂离子通过的特性的阳离子交换膜5，能够优选地使用具有菱面体晶的NASICON(钠超离子导体(Na superionic conductor))型的结晶结构且由Li_1+x+yAl_xTi_2-xSi_yP_3-yO₁₂(x＝0.3，y＝0.2)表示的LTAP系陶瓷。此外，此阳离子交换膜5的锂选択性优选为99％以上。

原料侧流入路径6连接中央流路2中的流域2a，使原料M流入流域2a。

排液路径7连接中央流路2中的流域2a，使经以流域2a处理后的原料M流入。

原料侧排气路径8是由排液路径7分支的排气路径，将由经以流域2a处理后的原料M产生的气体(例如氯气Cl₂)排出。

水侧流入路径9连接中央流路2中的流域2b，使低浓度的氢氧化锂水溶液W流入流域2b。

锂回収路径10连接中央流路2中的流域2b，使经以流域2b处理且由低浓度的氢氧化锂水溶液W产生的高纯度的高浓度氢氧化锂水溶液L流入。

回収侧排气路径11是由锂回収路径10分支的排气路径，将由经以流域2b处理后的低浓度的氢氧化锂水溶液W产生的气体(例如氢气H₂)排出。

原料侧泵12设置于原料侧流入路径6，将原料侧流入路径6内的原料M送出到中央流路2中的流域2a。

水侧泵13设置于水侧流入路径9，将水侧流入路径9内的低浓度的氢氧化锂水溶液W送出到中央流路2中的流域2b。

电源装置14是与一对电极3,4电连接，并根据需要而对于一对电极3,4施以直流电流。

接下來，使用图1來說明电解装置1的操作。

如图1所示，利用驱动原料侧泵12和水侧泵13，使原料M从原料侧流入路径6流入中央流路2中的流域2a，并且使低浓度的氢氧化锂水溶液W从水侧流入路径9流入中央流路2中的流域2b。

利用阳离子交换膜5，使流经流域2a的原料M产生化学反应(2Cl^-→Cl₂+2e^-)，并且使流经流路2b的水溶液W产生化学反应(2H⁺+2e^-→H₂，2OH^-+2Li⁺→2LiOH)，使锂离子Li⁺从流域2a移动到流域2b。

已处理的原料M从中央流路2中的流域2a流入排液路径7，由原料M产生的气体(氯气Cl₂)从原料侧排气路径8排出。此外，利用化学反应由低浓度的氢氧化锂水溶液W产生的高纯度的高浓度氢氧化锂水溶液L从中央流路2中的流路2b流入锂回収路径10，由低浓度的氢氧化锂水溶液W产生的气体(氢气H₂)从回収侧排气路径11排出。

根据依据本实施方式的电解装置1，能够发挥以下效果。

首先，依据本实施方式的电解装置1中，将具有锂离子导电性的阳离子交换膜5设为具有使原料M中包含的阳离子中的锂离子比其它阳离子通过更多的特性。据此，能够选择性地回收锂(氢氧化锂)。因此，根据本实施方式，能够以高收率从例如海水等之中回收锂(氢氧化锂)。

此外，本实施方式是设为下述构成：具备能够在一对电极3,4之间施以直流电流的电源装置14。据此，能够促进两极的氧化反应和还原反应，结果能够提高回收锂的速度。

此外，本实施方式是设为下述构成：使用有机溶液或饱和水溶液作为原料M，并且使用具有NASICON型的结晶结构的LTAP系陶瓷作为阳离子交换膜5。据此，能够抑制阳离子交换膜5的劣化，同时能够选择性地回收锂(氢氧化锂)。

[第2实施方式]

接下来，说明依据第2实施方式的电解装置1的构成。此处，仅说明与第1实施方式的不同点。依據第2实施方式的电解装置1在以下点上與第1实施方式不同。

具体来说，本实施方式的阳离子交换膜是表面被涂层材料覆盖的具有NASICON型的结晶结构的LTAP系陶瓷。即，第1实施方式的阳离子交换膜的表面被涂层材料覆盖而得的阳离子交换膜。

涂层材料是利用下述方式构成：利用蒸镀来进行吸附。此涂层材料中能够采用例如：磷酸锂氧氮化物玻璃；或，钛酸锂、钛酸锂镧、镧锆酸锂等。涂层材料的膜厚优选为10nm以上且1000nm以下，从电解装置的电阻和阳离子交换膜的耐久性的观点来看，更优选为100nm。原料M中能够使用例如水溶液(例如海水)。

根据依据本实施方式的电解装置1，能够发挥以下效果。

本实施方式是设为下述构成：使用水溶液作为原料，并且使用表面被涂层材料覆盖的具有NASICON型的结晶结构的LTAP系陶瓷作为阳离子交换膜。，据此，尽管原料是水溶液，还是能够抑制阳离子交换膜的劣化，同时能够选择性地回收锂(氢氧化锂)。

此外，本实施方式是设为下述构成：使用磷酸锂氧氮化物玻璃作为涂层材料。据此，利用以磷酸锂氧氮化物玻璃覆盖由具有NASICON型的结晶结构的LTAP系陶瓷构成的阳离子交换膜的表面，能够更确实地抑制因水溶液导致的阳离子交换膜的劣化。

另外，本发明不限定于上述实施方式，在能够达成本发明的目的的范围内的変形、改良等都包括在本发明中。例如，电解装置中可以进一步具备能够对原料和装置加温的加热装置。据此，利用对原料和装置加温，能够促进两极的氧化反应和还原反应，结果回收锂的速度提高。此外，在上述实施方式中，虽然使用了仅使锂离子Li⁺通过的阳离子交换膜作为阳离子交换膜5，但是阳离子交换膜5也可以使用具有下述特性的阳离子交换膜：使锂离子导电性原料M中包含的阳离子中的锂离子Li⁺比其它阳离子(例如钙离子Ca²⁺、钠离子Na⁺)通过更多。

附图标记

1：电解装置

2：中央流路

2a、2b：流域

3、4：电极

5：阳离子交换膜

6：原料侧流入路径

7：排液路径

8：原料侧排气路径

9：水侧流入路径

10：锂回収路径

11：回収侧排气路径

12：原料侧泵

13：水侧泵

14：电源装置

M：原料

W：低浓度的氢氧化锂水溶液

L：高浓度的氢氧化锂水溶液

Li⁺：锂离子

Ca²⁺：钙离子(其它阳离子)

Na⁺：钠离子(其它阳离子)

Cl^-：氯化物离子

e^-：电子