中國粉體網(wǎng)訊 新能源汽車的快速增長，為鋰鹽形成持續(xù)支撐，進入2022年鋰鹽價格延續(xù)上漲態(tài)勢。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至3月14日，電池級碳酸鋰高位報盤達52.5萬元/噸，較年初上漲87.5%，工業(yè)級碳酸鋰鹽湖貨源報價49萬元/噸附近，較年初上漲84.91%，電池級氫氧化鋰成交多在48萬元/噸附近，較年初上漲120.18%。
圖片來源：隆眾資訊
成本下降、續(xù)航力提升和智能化成為未來新能源汽車行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。其中，續(xù)航能力主要取決于動力電池的能量密度，這意味著高鎳三元電池將成為行業(yè)發(fā)展的主流，拉升對氫氧化鋰的需求。根據(jù)贛鋒鋰業(yè)年報數(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至57.5萬噸，5年平均增長率約為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、潤滑脂、制藥等領(lǐng)域。隨著3C消費電子產(chǎn)品、新能源汽車、電化學(xué)儲能的發(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)溫度不宜過高。無水氫氧化鋰的熔點約為462℃，單水氫氧化鋰的熔點約為470℃，而碳酸鋰的熔點高達723℃。顯而易見，氫氧化鋰熔點和三元材料的燒結(jié)溫度更加匹配，而碳酸鋰則熔點過高。
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。
資料來源：長遠鋰科招股說明書
研磨這個工藝看似簡單，實則復(fù)雜，存在較深的壁壘。氫氧化鋰呈強堿性，極易吸潮，并且對磁性異物極為敏感。粉碎這個環(huán)節(jié)對產(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。部分正極材料廠（以日系廠商為主）選擇采購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、氫氧化鋰無水需求
日常提到的氫氧化鋰、或者行業(yè)網(wǎng)站對氫氧化鋰的報價、鋰鹽廠交付的產(chǎn)品其實是單水氫氧化鋰。單水氫氧化鋰，分子式為LiOH·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)體混合進行燒結(jié)，在燒結(jié)的過程中脫去結(jié)晶水。然而，脫水過程需要長達7-8小時，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行反應(yīng)（簡稱碳化），碳化的產(chǎn)品無法應(yīng)用，無疑提高了成本。并且，脫水環(huán)節(jié)極易成為正極材料廠的工藝瓶頸進而影響產(chǎn)出效率。
在氫氧化鋰的技術(shù)路徑中，無水氫氧化鋰無疑是更接近終極的技術(shù)。無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。無水產(chǎn)品在生產(chǎn)、包裝、防護過程中要求都更高。氫氧化鋰本身便是有刺激性味道的危險化學(xué)品，并且脫水后的氫氧化鋰更易碳化、吸潮性更強，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)量比進行混合細磨、生料配漿，送入800～900℃回轉(zhuǎn)窯中進行焙燒，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)計產(chǎn)能低（∅2.07×45m回轉(zhuǎn)窯設(shè)計產(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2.5 MPa，操作條件較為嚴苛，且卸壓卸料過程繁瑣，無法實現(xiàn)連續(xù)進出料，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的摩爾比進行配漿，調(diào)節(jié)苛化液濃度為18～20 g/L，控制苛化時間為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)過程需加熱至沸騰并強力攪拌，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
（圖片來源：鄧順蛟.西臺吉乃爾鹽湖膜分離鹵水制備氫氧化鋰的工藝研究）
碳酸鋰苛化法是國外生產(chǎn)氫氧化鋰的主流工藝，美國FMC、雅寶（ALB）公司的氫氧化鋰產(chǎn)品均由碳酸鋰苛化法來制備，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，但由于苛化反應(yīng)過程轉(zhuǎn)化不完全，導(dǎo)致產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量偏高，用來生產(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；將其強制蒸發(fā)至濃度為17%，根據(jù)浸取母液中鋰含量加入對應(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
（圖片來源：鄧順蛟.西臺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，通過直流電源作用來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)：
在看似競爭的關(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)在我國啟動較早，客戶集中于國內(nèi)。隨著高鎳三元材料需求提升，微粉、無水氫氧化鋰技術(shù)終將隨著產(chǎn)線配套、工藝成熟度、成本問題、行業(yè)標準、話語權(quán)爭奪等阻礙因素而破解，這一技術(shù)路徑大概率會成為未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。
參考來源：
阿爾法工場研究院：碳酸鋰漲價的冰山之下，還藏著一座氫氧化鋰冰川
陳光輝：碳酸鋰和氫氧化鋰的價格聯(lián)動機制探討
鄧順蛟. 西臺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)深度報告：超級周期開啟，全球資源競爭白熱化
財聯(lián)社：贛鋒鋰業(yè)前2月業(yè)績同比增10倍4萬噸碳酸鋰將于下半年投產(chǎn)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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