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化工原料常见问题

碳酸锂,你应该知道的十个问题

频道:化工原料常见问题 日期: 浏览:341

  Q1:碳酸锂是什么


  碳酸锂是一种常见的无机锂盐,化学式为Li2CO3,分子量73.89,通常为无色单斜晶系结晶体或白色粉末,是最重要的锂产品,可再加工成其他锂产品。碳酸锂微溶于水、稀酸,不溶于乙醇、丙酮,可用硫酸锂或氢氧化锂溶液加入碳酸钠而制得。在碱金属碳酸盐中,碳酸锂在水中的溶解度最小,其溶解度随温度的升高而降低。碳酸锂不属于国家规定的危化品,性质稳定:在空气中不易氧化、潮解;热稳定性较高,熔点为720℃,沸点为1310℃。因此,碳酸锂耐储存,保质期一般在12个月以内,需密闭贮存于通风干燥处,注意防雨淋水浸,不可与酸类物品接触。

  碳酸锂的外观.png

  Q2:碳酸锂有哪些质量指标?


  下游企业对锂盐产品的品质要求较高,比如主成分含量、杂质含量、磁性物质含量、产品粒度等均有严格指标。电池级碳酸锂工艺壁垒与行业技术门槛体现在电池级碳酸锂的杂质控制方面,杂质控制越好,产品品质越高,说明锂企的工艺技术能力越强。


  上述技术指标中,主成分含量指碳酸锂的含量,衡量产品中碳酸锂的重量百分比。杂质含量影响锂离子电池的产品一致性和性能,影响电池级碳酸锂技术性能的杂质主要包括钠、镁、钙、钾、铁、铜、铝、锌、铅、氯、硅、硼、氟、硫酸根离子等。磁性物质主要是铁、锌、铬、镍等能被磁铁直接或间接吸附的物质,以单质或固体化合物形式存在,可能由于金属设备磨损引入或在原材料中带入,影响锂离子电池产品的安全性能。


  具体而言,钠、镁、钙、钾、铁含量是影响正极材料和锂离子电池的循环寿命的关键杂质指标,其含量越低,正极材料和锂离子电池的循环寿命越长。磁性物质指标,是电池正极材料中最关键的指标之一,磁性物质含量越低,电池安全性能越好。超出标准的磁性物质会提高电池的自放电率,甚至引发电池短路,直接影响电池的安全性能。


  Q3:碳酸锂的主要用途是什么?


  碳酸锂应用广泛,作为锂电产业的核心原材料,其现阶段主要用途为制备锂电池正极材料,用于新能源汽车和储能等领域。工业上碳酸锂可用于制备氯化锂、溴化锂等多种锂盐,以及作为玻璃、陶瓷、制冷剂、电解铝、光通讯、稀土电解的添加剂等。另外,碳酸锂还可用于医药等其他领域。

  碳酸锂消费结构变化.png

  Q4:碳酸锂在新能源锂产业链之中属于什么环节的产品?


  经过多年发展,新能源锂产业形成了从上游原料端的盐湖、矿石提锂,到中游的碳酸锂等锂盐生产,再到下游正极材料和锂电池生产,以及终端新能源汽车的完备产业链。碳酸锂属于锂产业链中游产品,可以进一步加工成为锂电池正极材料,制成锂电池后用于新能源汽车的生产。

  锂产业链.png

  Q5:碳酸锂主要包括哪些生产成本?


  碳酸锂的成本主要包含原材料成本和加工成本。根据获取途径不同,原材料成本可以分为采购成本或采矿成本。采购成本与锂矿现货价格走势密切相关,而采矿成本则与上游锂资源的类型、品位以及所采用的采矿技术等有关。加工成本则包括化学试剂等辅料成本,水电燃料等能源成本,劳动力、设备摊销和维护等加工成本以及其他材料采购、运输等其他成本。


  Q6:碳酸锂的生产工艺有哪些?


  碳酸锂的生产工艺根据原料来源的不同可以分为盐湖卤水提锂和矿石提锂。


  矿石提锂主要是采用锂辉石、锂云母等固体锂矿石生产。锂辉石提锂工艺相对成熟,主要生产工艺有石灰烧结法和硫酸法,其中硫酸法是目前应用最为广泛的工艺:首先将锂精矿经过高温煅烧,使α型锂辉石转变为β型锂辉石;然后加硫酸进行酸化反应,反应结束后加入适量的水浸出硫酸锂,经过除杂、浓缩得到完成液,与纯碱反应生成碳酸锂;最后经过除磁、搅拌、烘干得到电池级碳酸锂。锂云母提锂主要采用硫酸盐焙烧法:按一定比例将锂云母和硫酸盐在高温下煅烧,矿石中的锂被硫酸盐中的钾或钠置换出来,形成可溶性的硫酸锂。然后将烧结后的熟料通过水浸分离得到硫酸锂溶液。再经过净化除杂、浓缩、沉锂等工序得到碳酸锂产品。

  矿石提锂生产工艺流程(以锂辉石提锂为例).png

  盐湖卤水提锂的技术多样,化繁为简,可分为提锂环节(富集、分离、浓缩)和沉锂环节,其中技术的核心主要在于提锂,最后的沉锂较为成熟和同质化。目前世界上采用的盐湖提锂工艺主要有沉淀法、吸附法、煅烧浸取法、膜法、溶剂萃取法、离子交换法、太阳池法等,其中溶剂萃取法还没有实现大规模工业化应用。

  盐湖提锂生产工艺流程.png

  Q7:碳酸锂和磷酸铁锂、三元材料是什么关系?


  磷酸铁锂、三元材料是碳酸锂最主要的下游产品。主流电池正极材料可分为磷酸铁锂、三元材料(可进一步分为中低镍三元和高镍三元)、钴酸锂、锰酸锂四大类。磷酸铁锂主要用于新能源汽车动力电池和储能电池;三元材料主要用于新能源汽车动力电池;钴酸锂主要用于消费电子电池;锰酸锂主要用于两轮电动车电池。2022年我国四大正极材料需求合计40.9万吨。其中磷酸铁锂和三元材料作为目前新能源汽车动力电池最主要技术路线,2022年需求量分别为24.6万吨和11.5万吨,占比分别为49%和23%。


  Q8:全球碳酸锂生产情况如何?


  2022年,全球碳酸锂产量为60.6万吨,其中我国产量37.9万吨,占比63%。国外产量22.7万吨,占比37%,主要为南美洲的智利、阿根廷盐湖提锂,产能集中在美国雅保ALB、智利SQM、美国Livent和澳大利亚Allkem,2023年Livent与Allkem进行了合并。


  Q9:我国碳酸锂生产区域主要分布在哪里?


  我国碳酸锂生产区域高度集中于原材料产地。江西、四川、青海三省分别为锂云母、锂辉石、盐湖卤水的资源集中分布地,2022年三省合计碳酸锂产量达28.4万吨,占全国总产量75%。山东、河北、江苏有少部分碳酸锂产量,但由于探明储量较小,未来潜力较低。新疆随着新建矿山陆续开始释放产能,有望成为我国碳酸锂新的供应地区。

  我国锂资源储量分布.png

  Q10:我国主要有哪些碳酸锂生产企业?


  我国碳酸锂生产企业约50-60家,2022年全国产量居前十位的企业碳酸锂产量合计为19.9万吨,约占总产量53%,生产格局较为集中。碳酸锂主要生产企业有天齐锂业、赣锋锂业、志存锂业、蓝科锂业、致远锂业等。


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