碳酸锂起什么作用?

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锂离子电池的充电过程就是锂离子的扩散、嵌入和脱嵌三个步骤,而碳酸锂就起到激活锂离子移动的作用,就像钥匙一样打开锂离子循环的通道。所以碳酸锂是锂离子电池中最重要的原材料之一。 由于目前最普遍的锂矿石主要是以锂辉石的形式存在,其主要成分是氧化锂,因此需要将锂辉石制得碳酸锂,才能获得金属锂。

一般采用两种方法获得碳酸锂:一种是从含锂矿物中提炼得到,称为“化学沉淀法”;另一种则是从锂矿石中提取,称为“锂盐研磨法”

也有采用直接从卤水中提取碳酸锂的方法,但能耗较高。 目前,中国是世界上最大的锂生产和消费国,产能约占世界总产能60%以上,而且大多采用盐湖卤水提锂的方法。青海地区富含锂资源的盐湖很多,其中以察尔汗盐湖储量最大,达800多万吨,另外西藏地区的盐湖资源也十分丰富。

除我国外,全球其他主要产锂国家有澳大利亚、阿根廷和玻利维亚。这些国家的锂矿资源多以锂辉石为主,与我国不同,他们主要以冶炼提取锂精矿获得金属锂,然后生产锂化合物,最后形成锂电池正负极材料。 作为新能源产业的重要一环,近年来国内对锂产品需求与日俱增,尤其是动力电池对锂的需求增长迅速。根据行业预测,未来几年随着电动汽车市场的快速发展,锂需求将迎来爆发式增长,当前在国内市场上,锂价格持续下跌。

在动力电池领域,目前我国主要生产三元锂电池和磷酸铁锂电池,这两种电池对锂的要求不同,所采用的锂源也不同。

三元电池通常使用钴酸锂作原料,生产过程中不会引入杂质进入电化学反应,因而对锂的质量要求高,一般采用纯度为99.5%以上的工业级锂即可。但使用三元电池,会因为金属钴含量增加导致电池的循环性能和稳定性下降。 为解决这一问题,可以加入硫或硒元素制成三元锂硫电池或三元锂硒电池,或者添加锰、铜等过渡金属制成三元锰基电池、三元铜基电池,也可以通过改变工艺条件,使镍钴锰三元正极材料合成时减少金属钴的含量,用镍代替部分钴,从而降低成本,这一般被称为高压锰基正极材料。 磷酸铁锂电池用碳酸锂为原料,在生产的过程中会引入磷、氟元素进入电化学反应,因此对锂的质量要求相对较低,但要求锂中磷和氟的含量必须符合标准。目前市面上大部分的锂电池都是磷酸铁锂电池。

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