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化工原料常见问题

电池级氢氧化锂介绍和比较

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  锂具有完整的产业链,在上游由矿石和盐湖形成碳酸锂、氢氧化锂和中流锂金属。


  再到下游的传统行业(金属冶炼、润滑油、陶瓷玻璃等)。)、新材料(有机合成、生物医学)和新能源(3c电池、电池等)。,供大型3c锂电池制造商使用。


  可能指的是前10位3c消费型锂电池制造商.)及其他应用方面的完整产业链。介绍了锂电池材料氢氧化锂的生产工艺,并对碳酸锂的分析进行了比较。

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  介绍电池级氢氧化锂


  氢氧化锂是锂产业链中三种基本锂盐之一,其主要形式主要有无水氢氧化锂和一水氢氧化锂。电池级氢氧化锂一水合物主要用于锂离子电池正极材料的制备。它也可用作碱性电池电解质的添加剂,也可用于锂的制造。


  氢氧化锂作为锂工业链下游的核心锂盐种类,是电池领域的重要原料,特别是高性能电池中广泛使用的高镍三元阴极材料,是其生产中不可缺少的核心锂源。

      氢氧化锂的生产工艺.png

  氢氧化锂的生产工艺


  从生产技术的角度看,可以在硫酸锂通过酸化生产后一步法生产氢氧化锂,或者先从盐湖盐水中提取锂生产碳酸锂,然后用催化法生产氧化氢锂。因此,考虑到从辉石中生产氢氧化锂的成本,是比较有利的。


  由于盐湖系统在碳酸锂方面具有明显的成本优势,而矿石系统在氢氧化锂方面具有质量优势和无成本劣势,因此2019年以来矿石系统中锂化合物的新生产能力主要集中在电池级氢氧化锂生产线上。


  然而,云母锂萃取的新生产能力主要集中在碳酸锂生产线上,其"准级"产品是对盐湖锂萃取的补充。


  从矿石中提取锂


  从矿石中提取锂的主要缺点是,除了少数高品位资源点(如塔利森-绿树锂矿)之外,使用矿石生产碳酸锂和氯化锂产品一般处于全球成本曲线的中高位置。


  从成本安全性的角度来看,从矿石中提取锂更适合于电池级氢氧化锂等优质产品的生产。

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  从盐湖盐水中提取锂


  就目前成熟的技术而言,从盐湖中提取锂更适合作为生产碳酸锂(工业级/电池级)和氯化锂等基本锂盐的低成本原料基础。


  氢氧化锂的生产需要在碳酸锂产品的基础上进行碳化。但在未来,如果电解、双极膜等工艺成熟,将有助于盐湖实现一步,直接生产高质量的氢氧化锂产品。


  碳酸锂与氢氧化锂的比较


  碳酸锂和氢氧化锂都是电池的原料。在市场上,碳酸锂和氢氧化锂的价格基本上一直在上涨和下跌。这两种材料有什么区别?


  与准备过程的比较


  两者都可以从斯伯杜美烯中提取,而且成本也没有太大差别,但如果两者相互转化,则需要额外的成本和设备,而且成本性能也不高。技术路线不同。碳酸锂的制备主要采用硫酸法。硫酸锂是通过硫酸与斯普度烯的反应获得的,在硫酸锂溶液中加入碳酸钠,然后分离干燥制备碳酸锂;


  氢氧化锂主要是用碱法制备的,即用氟化钠和氢氧化钙制备的。有些人还使用所谓的碳酸钠加压法,即先制备含锂溶液,然后在溶液中加入石灰,然后制备氢氧化锂。


  简而言之,斯伯度烯可以同时用于制备碳酸锂和氢氧化锂,但工艺路线不同,设备无法共享,且成本差别不大。此外,从盐湖盐水中制备氢氧化锂的成本比碳酸锂要高得多。

       碳酸锂和氢氧化锂制备工艺.png

  碳酸锂转化为氢氧化锂的技术难度较小,但成本和施工周期相对较多。以碳酸锂为原料制备氢氧化锂。它参与碳酸锂中氢氧化钙的反应生成氢氧化锂。这个过程相当复杂。


  然而,有必要建立一条特殊的生产线。每吨的生产成本至少为6000元人民币,不考虑折旧和其他因素。考虑到环境影响评估等因素,施工期至少为1-2年。当碳酸锂价格高于氢氧化锂价格时,碳酸锂浮化法直接销售碳酸锂而不进一步生产氢氧化锂。


  用氢氧化锂制备碳酸锂较为简单,但也需要额外的成本。在氢氧化锂溶液中加入二氧化碳,得到碳酸锂溶液,然后分离、沉淀和干燥,得到碳酸锂溶液。同样,这一进程需要建造一条专用生产线,这也需要额外的费用。


  比较适用性


  由于高镍三元电池需要较低的烧结温度,氢氧化锂已成为制备高镍三元材料所必需的锂盐。用热液法制备磷酸铁锂(LFP)也需要使用氢氧化锂。


  nca和ncm811必须使用电池级的氢氧化锂,而nm622和ncm523可以使用氢氧化锂或碳酸锂。一般来说,用氢氧化锂生产的产品的性能更为优异。特别是:


  烧结温度:系列8及以上三元阴极材料的烧结温度通常较低,如果以碳酸锂为锂源,则容易因烧结温度不足、正电极表面游离锂过多、碱性过强、对湿度敏感度提高而导致不完全分解;

     碳酸锂和氢氧化锂适用性.png

  因此,高镍三元阴极通常以氢氧化锂为锂源。氢氧化锂的使用和较低的烧结温度也可以降低阳离子的混合和提高循环稳定性。相比之下,碳酸锂烧结温度通常需要在900℃以上才能获得具有稳定性的材料,而且很难用作高镍材料的锂源。


  排放能力/水龙头密度:氢氧化锂作为锂源材料,首次放电容量高达172Mah/g,具有较高的龙头密度和较高的充电和放电性能。


  一致性:与碳酸锂相比,氢氧化锂具有稳定性好、一致性好的优点,更适合于高端阴极材料。


  周期寿命:以氢氧化锂为锂源制备的三元材料具有较多的均匀颗粒,大大提高了三元材料的循环寿命。


  一般来说,电池级氢氧化锂优于碳酸锂。


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