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化工原料常见问题

锂相关冷知识

频道:化工原料常见问题 日期: 浏览:192

  一、锂盐产品

  锂盐产品主要包括金属锂、氟化锂、丁基锂、碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂等,其中氯化锂是生产金属锂的主要原材料,金属锂是生产电池级金属锂带和丁基锂的主要原材料,氟化锂来合成六氟磷酸锂。锂盐产品主要产品及对应原材料的关系详见下图:

  锂盐产品主要产品及对应原材料的关系1.png

  锂盐产品主要产品及对应原材料的关系2.png

  1、碳酸锂

  碳酸锂是锂行业中用量最大、最广泛的基础产品,也是最重要的锂产品。碳酸锂可以根据其纯度、粒度和化学指标区分为工业级碳酸锂、电池级碳酸锂和高纯碳酸锂三大类(工业级碳酸锂中碳酸锂含量不低于98.5%;电池级碳酸锂中碳酸锂含量不低于99.5%;高纯碳酸锂中碳酸锂含量不低于99.99%)。工业级碳酸锂是重要的基础锂产品,主要用于制取各种深加工锂产品;电池级碳酸锂主要用于生产锂离子电池材料;高纯级碳酸锂则是生产锂离子电池电解质六氟磷酸锂的材料,也是光通讯领域中钽酸锂、铌酸锂单晶的主要原料,亦是合成高纯氟化锂等其它高纯锂盐的原料。

  电池级碳酸锂用于合成钴酸锂(LCO)、镍酸锂(LNO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、三元正极材料镍钴锰酸锂(NCM)等在内的锂离子电池正极材料等。应用于新能源汽车电力电池、储能设备、基站备用电源、笔记本电脑、手机、电动工具、无人机、可穿戴设备与军事设施。高纯碳酸锂可合成六氟磷酸锂等锂离子电池电解质材料、航天级锂电池材料。碳酸锂在医药领域可用于治疗狂躁症、抑郁症等的药物。碳酸锂还可应用于玻璃与陶瓷行业、铸造行业等。

  2、氢氧化锂

  氢氧化锂指一种常见的锂化合物,亦指单水氢氧化锂,分子式为LiOH·H2O,为白色晶体或粉末,相对密度为1.46,熔点为471℃,根据LiOH主含量、杂质比例、磁性异物的比例可分为工业级氢氧化锂和电池级氢氧化锂。

  无水氢氧化锂指分子式为LiOH,为白色晶体,是按客户要求对电池级单水氢氧化锂进行特殊脱水工艺处理后的产品。

  微粉氢氧化锂指分子式为LiOH·H2O,为白色微粉,是按客户要求对电池级单水氢氧化锂进行特殊粉碎处理后,D50和Dmax等符合技术指标的产品。

  氢氧化锂可用作润滑脂添加剂(增稠剂、防氧化剂、极压剂),可提高耐热性、耐水性、稳定性和机械特性;随着近年来电池材料技术的发展,氢氧化锂越来越多地用于锂离子电池正极材料的生产。根据品质,氢氧化锂可分为单水氢氧化锂、无水氢氧化锂和微粉级氢氧化锂。氢氧化锂用于生产磷酸铁锂(LFP)、钛酸锂(LTO)、镍钴锰酸锂(NCM622、NCM811)及镍钴铝酸锂(NCA)等高镍三元正极材料。应用于新能源汽车动力电池、储能设备、基站备用电源等。氢氧化锂还可用于核工业等。

  3、金属锂

  金属锂重要的深加工锂产品之一,通常由氯化锂熔盐电解制取,按含锂纯度的高低依次可分为工业级、电池级、高纯级等多个产品级别,根据形态分为锂锭、锂带、锂片;含锂纯度越高意味产品质量要求越高。工业级金属锂的主要用途是合成丁基锂、二异丙胺基锂等有机锂化合物的原料;也是加工电池级金属锂、氢化锂铝、氨基锂的原料。广范应用于有机合成如:制药、合成橡胶、香料等;在核裂变反应堆中作为制冷剂、核聚变反应堆中作为增值剂的主要原料。电池级及以上标准的金属锂主要用于生产各种锂(一次)电池负极、锂铝及锂镁合金材料等。

  4、丁基锂

  丁基锂也称为正丁基锂,由金属锂制成的深加工锂产品,主要用作有机反应的催化剂。丁基锂广泛用于合成生产降血脂药、抗病毒药等一系列医药中间体;也是合成橡胶的聚合反应的引发剂。

  5、氟化锂

  氟化锂由碳酸锂或氢氧化锂与氢氟酸反应制得。氟化锂用作铝电解和稀土电解等的添加剂,也在光学玻璃制造、搪瓷、陶瓷工业作助熔剂;另外,在宇宙飞船中作为受热器原料贮存太阳辐射热能,还广泛用于合成锂离子电池的电解质。

  6、溴化锂

  溴化锂由氢氧化锂或碳酸锂与氢溴酸反应所得。产品分溶液与粉状固体两种。可用作吸收式制冷设备的制冷剂,有机化学中的氯化氢脱除剂、纤维蓬松剂,医药上的催眠剂和镇静剂,还用于感光工业、分析化学试剂以及某些高能电池中的电解质。

  7、铌酸锂

  铌酸锂一种铌、锂和氧的化合物,是一种负性晶体。其单晶是光波导、移动电话、压电传感器、光学调制器和各种其它线性和非线性光学应用的重要材料。铌酸锂晶体是很好的压电换能材料,铁电材料,电光材料。铌酸锂作为电光材料在光通讯中起到光调制作用。

  二、生产工艺

  1、矿石/卤水提锂

  由于电池材料、医药、彩色荧光粉等领域具有较高技术要求,对深加工锂产品的质量要求十分严格,因此公司生产的碳酸锂、氢氧化锂等产品需要通过复杂工艺除去其中的钙镁铁无机盐类等杂质后才能达到上述不同领域的质量要求。卤水提锂及矿石提锂技术的具体工艺流程如下:

  卤水路线工艺流程图.png

  矿石路线工艺流程图.png


  2、金属锂

  生产的金属锂主要分为工业级金属锂和电池级金属锂。电池级金属锂的纯度要求高,主含量为99.90%,主含量低于99.90%的为工业级金属锂。另外,生产工艺流程也有所不同,电池级金属锂可通过工业金属锂蒸馏提纯而得到。

  工业级金属锂和电池级金属锂生产流程.png

  3、回收锂

  公司使用多项工序及工艺从不同类型的经拆卸锂电池中回收锂化合物。并从独立第三方获取废旧锂电池并以加热、浸出、过滤及洗涤等多项处理方式进行处理。磷酸铁锂蓄电池废物回收氯化锂溶液的回收流程如下:

  磷酸铁锂蓄电池废物回收氯化锂溶液的回收流程.png

  三、锂盐门槛

  1、技术与生产工艺壁垒

  锂产品行业下游企业对锂盐产品的纯度和功能性要求较高,比如锂含量、杂质含量、磁性物质含量、产品粒度等均有严格指标,使得该行业具有较高的技术壁垒。行业内主要企业的核心技术水平及竞争力主要体现在其产品的纯度、粒度等方面的品控以及产出率。采用不同的工艺路线、不同的生产线控制参数都会对最终产品的品控及产出率产生重大影响,并最终决定企业在行业内的竞争力水平。

  在核心技术与生产工艺方面,目前世界范围内仅有十几家公司可以规模化生产深加工锂产品,国外企业对锂产品生产技术采取了严格的保密措施,国内企业通过自主研发实现关键技术的突破和成熟均需要较长的时间积累,且工艺水平、产品品质优化和核心技术人员的培养都需要较长的周期,这些对缺乏技术研发能力和生产经验的行业新进入者,形成了较高的技术壁垒。

  2、客户认证与市场进入壁垒

  碳酸锂与氢氧化锂是锂离子电池正极材料的主要材料,锂离子电池正极材料厂商为了保证材料的品质与稳定供应,需对锂盐供应商的技术能力、生产工艺、产品品质、管理能力进行严格的质量检测和质量认证,认证周期通常较长(行业顶尖客户的供应商资格审核通常需要12至18个月),认证通过后,还需要考察供应商的实际供货能力,对于部分领军新能源车企与锂离子电池企业,还需进行ESG认证,如此方可进入客户供应链体系。故下游企业倾向于与供应商保持长期稳定的合作关系,以此降低采购成本和减少原材料供应不足的风险,优质的锂盐厂商对长期合作的正极材料客户粘性较强,市场新进入者难以短期建立销售渠道。因此,深加工锂产品行业具有较高的客户认证与市场进入壁垒。

  ESG(Environment环境保护、SocialResponsibility社会责任、CorporateGovernance公司治理)已成为全球产业、全球投资者对于企业的关键评价指标,对于需确保“绿色初心”的新能源汽车产业尤其重要,锂盐供应商的ESG评价已成为切入海外车企供应链极其关键要素之一。

  3、氢氧化锂的供给壁垒远高于碳酸锂

  氢氧化锂产品的杂质规格全面严于碳酸锂。由于三元材料电池的高安全性和高性能表现要求,对氢氧化锂在磁性物、硫酸根、钠离子等提出了十分严格的要求;对生产环境的洁净程度、批次的稳定性等有远高于碳酸锂的要求。因此生产厂家必须具备很高的制程控制能力和自动化要求。

  虽然矿石、盐湖生产氢氧化锂的工艺路径成熟,但能做到批量生产和连续生产并不简单,生产商通常还需根据下游客户的具体需求提供定制化的产品;矿石可一步生产电池级氢氧化锂,盐湖的成熟工艺是首先生产碳酸锂、再苛化生产氢氧化锂,相应的生产工艺链较长。

  高镍三元正极材料厂商为了混料烧结得到更好的材料性能,更加青睐微粉级和无水氢氧化锂产品,微粉级氢氧化锂除对磁性物、杂质指标有要求外,还要求微粉粒径控制在一定的范围,同时需避免碳化、吸潮、团聚等现象,进一步抬高了产品技术壁垒。

  氢氧化锂、尤其微粉级和无水氢氧化锂不宜长期储存,具有强碱性和强腐蚀性的特征,生产氢氧化锂的资质门槛较高。

  对于锂盐生产厂商,生产出高品质的氢氧化锂不光要求拥有优质、稳定的上游资源保障,更需要具备优秀的锂盐产品生产环节工艺能力,锂盐生产厂商需要在加工环节具备深厚的工艺积淀和问题解决能力,并针对客户更加苛刻的品质指标要求不断创新和进步。

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