中國(guó)粉體網(wǎng)訊 新能源汽車的快速增長(zhǎng)，為鋰鹽形成持續(xù)支撐，進(jìn)入2022年鋰鹽價(jià)格延續(xù)上漲態(tài)勢(shì)。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至3月14日，電池級(jí)碳酸鋰高位報(bào)盤達(dá)52.5萬(wàn)元/噸，較年初上漲87.5%，工業(yè)級(jí)碳酸鋰鹽湖貨源報(bào)價(jià)49萬(wàn)元/噸附近，較年初上漲84.91%，電池級(jí)氫氧化鋰成交多在48萬(wàn)元/噸附近，較年初上漲120.18%。
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成本下降、續(xù)航力提升和智能化成為未來(lái)新能源汽車行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。其中，續(xù)航能力主要取決于動(dòng)力電池的能量密度，這意味著高鎳三元電池將成為行業(yè)發(fā)展的主流，拉升對(duì)氫氧化鋰的需求。根據(jù)贛鋒鋰業(yè)年報(bào)數(shù)據(jù)，2024年全球?qū)溲趸嚨男枨罅繉⒊教妓徜嚕?025年氫氧化鋰的需求總量將大幅增長(zhǎng)至57.5萬(wàn)噸，5年平均增長(zhǎng)率約為36.3%。
碳酸鋰和氫氧化鋰作為鋰鹽產(chǎn)品的一種，廣泛應(yīng)用于玻陶、潤(rùn)滑脂、制藥等領(lǐng)域。隨著3C消費(fèi)電子產(chǎn)品、新能源汽車、電化學(xué)儲(chǔ)能的發(fā)展，電池行業(yè)已經(jīng)成為鋰鹽最重要的下游應(yīng)用領(lǐng)域。碳酸鋰主要用于鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和部分三元（3系、5系、部分6系）材料，而氫氧化鋰則用于高鎳三元正極材料中。
生產(chǎn)條件要求高鎳三元材料只能使用氫氧化鋰作為鋰源，這是由于高鎳三元材料的燒結(jié)溫度不宜過(guò)高。無(wú)水氫氧化鋰的熔點(diǎn)約為462℃，單水氫氧化鋰的熔點(diǎn)約為470℃，而碳酸鋰的熔點(diǎn)高達(dá)723℃。顯而易見，氫氧化鋰熔點(diǎn)和三元材料的燒結(jié)溫度更加匹配，而碳酸鋰則熔點(diǎn)過(guò)高。
一、氫氧化鋰微粉化需求
三元前驅(qū)體是三元正極材料的前一道工序，三元正極材料的生產(chǎn)過(guò)程就是將三元前驅(qū)體與碳酸鋰/氫氧化鋰混合后燒結(jié)制成。在正極材料的生產(chǎn)過(guò)程中，氫氧化鋰需要與三元前驅(qū)體混合均勻，方能獲得更好的性能。三元前驅(qū)體通常是鎳鈷錳或者鎳鈷鋁的混合物，呈微粉狀，粉體粒度很小。
例如格林美的GEM-1-6型三元前驅(qū)體，粒徑通常在5-6微米。而普通的粗顆粒氫氧化鋰粒徑通常在350-400微米，是前驅(qū)體粒徑的近百倍。
資料來(lái)源：長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科招股說(shuō)明書
研磨這個(gè)工藝看似簡(jiǎn)單，實(shí)則復(fù)雜，存在較深的壁壘。氫氧化鋰呈強(qiáng)堿性，極易吸潮，并且對(duì)磁性異物極為敏感。粉碎這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品的粒度分布、磁性異物、損耗率和碳酸鹽含量的控制要求極高。
另外，氫氧化鋰研磨過(guò)程中存在著損耗，高昂成本使得正極材料廠望而卻步。導(dǎo)致其結(jié)果是有自行研磨和不自行研磨兩種市場(chǎng)。部分正極材料廠（以日系廠商為主）選擇采購(gòu)粗顆粒氫氧化鋰并自行研磨。不自行研磨的正極材料廠要么選擇鋰鹽廠直供微粉、要么親自委托或者由鋰鹽廠代為委托第三方加工。
二、氫氧化鋰無(wú)水需求
日常提到的氫氧化鋰、或者行業(yè)網(wǎng)站對(duì)氫氧化鋰的報(bào)價(jià)、鋰鹽廠交付的產(chǎn)品其實(shí)是單水氫氧化鋰。單水氫氧化鋰，分子式為L(zhǎng)iOH·H2O，在單水氫氧化鋰中，氫氧化鋰的含量大約為56.5％，剩下均為結(jié)晶水。
正極材料廠往往將單水氫氧化鋰直接和前驅(qū)體混合進(jìn)行燒結(jié)，在燒結(jié)的過(guò)程中脫去結(jié)晶水。然而，脫水過(guò)程需要長(zhǎng)達(dá)7-8小時(shí)，大幅增加了能耗。脫水環(huán)節(jié)可能導(dǎo)致部分氫氧化鋰與空氣中的二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)（簡(jiǎn)稱碳化），碳化的產(chǎn)品無(wú)法應(yīng)用，無(wú)疑提高了成本。并且，脫水環(huán)節(jié)極易成為正極材料廠的工藝瓶頸進(jìn)而影響產(chǎn)出效率。
在氫氧化鋰的技術(shù)路徑中，無(wú)水氫氧化鋰無(wú)疑是更接近終極的技術(shù)。無(wú)水氫氧化鋰指的是氫氧化鋰經(jīng)高溫處理后，脫去結(jié)晶水的氫氧化鋰。無(wú)水產(chǎn)品在生產(chǎn)、包裝、防護(hù)過(guò)程中要求都更高。氫氧化鋰本身便是有刺激性味道的危險(xiǎn)化學(xué)品，并且脫水后的氫氧化鋰更易碳化、吸潮性更強(qiáng)，脫水后分子引力上升導(dǎo)致容易出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。
三、目前氫氧化鋰制備技術(shù)
氫氧化鋰生產(chǎn)工藝主要以鋰礦石精礦和鹽湖鹵水為原料，根據(jù)其生產(chǎn)方法不同，可分為石灰石焙燒法、純堿加壓浸出法、碳酸鋰苛化法、硫酸鋰苛化法、電解法等。
（1）石灰石焙燒法
石灰石焙燒法是以鋰云母（Li2O含量3.6～4.2%）與石灰石按1:3質(zhì)量比進(jìn)行混合細(xì)磨、生料配漿，送入800～900℃回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行焙燒，高溫條件下石灰石分解為氧化鈣，與鋰云母反應(yīng)生成LiOH，焙燒后的熟料經(jīng)水淬浸出、蒸發(fā)濃縮后得到氫氧化鋰產(chǎn)品。石灰石焙燒法工藝成熟，但該法存在物流量大（每噸產(chǎn)品需分解40噸石灰石）、設(shè)計(jì)產(chǎn)能低（∅2.07×45m回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)產(chǎn)能800 t/a）、渣量多（42t渣/t產(chǎn)品）、鋰收率低（67%左右）等弊端，且由于生產(chǎn)中的礦漿具有凝聚性，導(dǎo)致設(shè)備的清理維護(hù)較困難，該方法正逐步被淘汰。
（2）純堿加壓浸出法
純堿加壓浸出法是以鋰輝石精礦（Li2O含量5.5～7.5%）為原料，在1050～1100℃的回轉(zhuǎn)窯中焙燒，使鋰輝石晶體構(gòu)型由α型轉(zhuǎn)化為易于生產(chǎn)加工的β型，然后根據(jù)Li2O含量加入3.5～7.0倍純堿，在200℃的高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行加壓浸取，浸出液經(jīng)碳化反應(yīng)除去礦物中不溶性雜質(zhì)，加入精制石灰乳進(jìn)行苛化作用制備氫氧化鋰。純堿加壓浸出法制備的氫氧化鋰產(chǎn)品純度高，整體工藝鋰回收率高，但由于該工藝中使用高壓反應(yīng)釜作為核心浸出設(shè)備，壓力高達(dá)2.5 MPa，操作條件較為嚴(yán)苛，且卸壓卸料過(guò)程繁瑣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料，造成設(shè)備產(chǎn)能小，生產(chǎn)效率低。
（3）碳酸鋰苛化法
該法是以碳酸鋰與精制石灰乳為原料，按1:1.08的摩爾比進(jìn)行配漿，調(diào)節(jié)苛化液濃度為18～20 g/L，控制苛化時(shí)間為30 min左右。由于碳酸鋰和石灰乳在水中溶解度均較小，反應(yīng)過(guò)程需加熱至沸騰并強(qiáng)力攪拌，反應(yīng)液經(jīng)離心分離得到難溶的CaCO3沉淀和質(zhì)量濃度約3.5%的LiOH溶液，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶干燥后制得單水氫氧化鋰產(chǎn)品。其工藝流程見圖。
碳酸鋰苛化法工藝流程
（圖片來(lái)源：鄧順蛟.西臺(tái)吉乃爾鹽湖膜分離鹵水制備氫氧化鋰的工藝研究）
碳酸鋰苛化法是國(guó)外生產(chǎn)氫氧化鋰的主流工藝，美國(guó)FMC、雅寶（ALB）公司的氫氧化鋰產(chǎn)品均由碳酸鋰苛化法來(lái)制備，該方法具有生產(chǎn)能耗低、物料流通量小、工藝流程短等優(yōu)點(diǎn)，但由于苛化反應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)化不完全，導(dǎo)致產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量偏高，用來(lái)生產(chǎn)高純度鋰產(chǎn)品比較困難，增加產(chǎn)品純化裝置易造成設(shè)備投資加大，經(jīng)濟(jì)效益低。
（4）硫酸鋰苛化法
硫酸鋰苛化法是將鋰輝石精礦經(jīng)950~1100℃轉(zhuǎn)型焙燒、250~300℃酸化焙燒處理后，中和浸取得到8.5%硫酸鋰浸出液；將其強(qiáng)制蒸發(fā)至濃度為17%，根據(jù)浸取母液中鋰含量加入對(duì)應(yīng)理論量的燒堿溶液，冷凍至-10℃條件下析出芒硝
（Na2SO4·10H2O），冷凍料漿經(jīng)離心分離、深度除雜、結(jié)晶干燥后，可制得單水氫氧化鋰產(chǎn)品。其工藝流程如圖。
硫酸鋰苛化法工藝流程
（圖片來(lái)源：鄧順蛟.西臺(tái)吉乃爾鹽湖膜分離鹵水制備氫氧化鋰的工藝研究）
（5）電解法
電解法是以含鋰水溶液為原料，通過(guò)直流電源作用來(lái)制備氫氧化鋰的方法，根據(jù)其發(fā)展歷程，可分為水銀電解法、隔膜電解法、離子膜電解法以及雙極膜電滲析法等。
小結(jié)：
在看似競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系下，碳酸鋰和氫氧化鋰二者同樣存在著水乳交融的聯(lián)系。氫氧化鋰加工隸屬新能源產(chǎn)業(yè)中游，新能源產(chǎn)業(yè)在我國(guó)啟動(dòng)較早，客戶集中于國(guó)內(nèi)。隨著高鎳三元材料需求提升，微粉、無(wú)水氫氧化鋰技術(shù)終將隨著產(chǎn)線配套、工藝成熟度、成本問(wèn)題、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、話語(yǔ)權(quán)爭(zhēng)奪等阻礙因素而破解，這一技術(shù)路徑大概率會(huì)成為未來(lái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
參考來(lái)源：
阿爾法工場(chǎng)研究院：碳酸鋰漲價(jià)的冰山之下，還藏著一座氫氧化鋰冰川
陳光輝：碳酸鋰和氫氧化鋰的價(jià)格聯(lián)動(dòng)機(jī)制探討
鄧順蛟. 西臺(tái)吉乃爾鹽湖膜分離鹵水制備氫氧化鋰的工藝研究
招商銀行行業(yè)深度報(bào)告：超級(jí)周期開啟，全球資源競(jìng)爭(zhēng)白熱化
財(cái)聯(lián)社：贛鋒鋰業(yè)前2月業(yè)績(jī)同比增10倍4萬(wàn)噸碳酸鋰將于下半年投產(chǎn)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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