Introducción y comparación del hidróxido de litio para baterías

A continuación, a las industrias tradicionales derivadas (fundición de metales, lubricantes, vidrio cerámico, etc.), a los nuevos materiales (síntesis orgánica, biomedicina) y a las nuevas energías (baterías 3C, baterías de potencia, etc., para los grandes fabricantes de baterías de litio 3C.
podría referirse a los 10 primeros Fabricantes de pilas de litio para consumidores 3C.) y otras cadenas industriales completas del lado de la aplicación. Este artículo presentará el proceso de producción del hidróxido de litio, un material para baterías de litio, y la comparación del análisis del carbonato de litio.

Introducción del hidróxido de litio para baterías

El hidróxido de litio es una de las tres sales de litio básicas en la cadena de la industria del litio, y sus formas principales incluyen principalmente el hidróxido de litio anhidro (LiOH) y el hidróxido de litio monohidratado (LiOH-H2O). El hidróxido de litio monohidratado apto para baterías se utiliza principalmente en la preparación de materiales de electrodos positivos para baterías de iones de litio. También puede emplearse como aditivo para electrolitos de pilas alcalinas y en la fabricación de litio.

El hidróxido de litio, como especie principal de sal de litio en la cadena de la industria del litio, es una materia prima importante en el campo de las baterías de potencia, especialmente el material catódico ternario de alto contenido en níquel ampliamente utilizado en las baterías de potencia de alto rendimiento, y es una fuente principal de litio indispensable en su producción.

Los materiales ternarios de alto contenido en níquel en el campo de las baterías eléctricas se dividen principalmente en NCM811 y NCA. Las empresas chinas producen principalmente NCM811, y las japonesas y coreanas, NCA. Para conocer los fabricantes chinos de materiales NCM811, consulte la lista de los 5 principales. NCM811 empresas de material catódico ternario con alto contenido en níquel en China. En la actualidad, muchos vehículos de nueva energía equipados con baterías ternarias de alto contenido en níquel tienen una autonomía de más de 500 km.

Proceso de producción del hidróxido de litio

Desde el punto de vista de la tecnología de producción, el hidróxido de litio puede producirse por el método de un solo paso después de producir sulfato de litio mediante acidificación, o el carbonato de litio bruto puede producirse primero extrayendo el litio de la salmuera del lago salado, y luego caustificado para producir óxido de hidrógeno de litio. Por lo tanto, es más ventajoso considerar el coste de producción del hidróxido de litio a partir del espodumeno.

Dado que el sistema de lagos salados tiene una clara ventaja de costes en carbonato de litio, y el sistema de minerales tiene una ventaja de calidad y ninguna desventaja de costes en hidróxido de litio, la nueva capacidad de producción de compuestos de litio en el sistema de minerales desde 2019 se concentra principalmente en la línea de productos de hidróxido de litio de grado de batería.

Sin embargo, la nueva capacidad de producción de extracción de litio de la mica se concentra en la línea de productos de carbonato de litio, y sus productos de "calidad casi de batería" constituyen un complemento a la extracción de litio de los lagos salados.

Extracción de litio del mineral

El principal inconveniente de la extracción de litio a partir de minerales es que, a excepción de unos pocos yacimientos de recursos de alta ley (como la mina de litio de Talison-Greenbush), la utilización de minerales para producir carbonato de litio y productos de cloruro de litio se sitúa generalmente en la posición media-alta de la curva global de costes.

Desde el punto de vista del margen de seguridad de costes, la extracción de litio a partir de mineral es más adecuada para la producción de productos de alta calidad, como el hidróxido de litio para baterías.

Extracción de litio de salmueras de lagos salados

En cuanto a la tecnología madura actual, la extracción de litio de los lagos salados es más adecuada para posicionarse como una materia prima base de bajo coste para la producción de sales básicas de litio como el carbonato de litio (grado industrial/grado para baterías) y el cloruro de litio.

La producción de hidróxido de litio requiere la caustificación a partir de productos de carbonato de litio. Pero en el futuro, si la electrólisis, la membrana bipolar y otros procesos maduran, ayudará a Salt Lake a conseguir un paso y producir directamente productos de hidróxido de litio de alta calidad.

Comparación entre carbonato de litio e hidróxido de litio

Tanto el carbonato como el hidróxido de litio son materias primas para las baterías. En el mercado, los precios del carbonato de litio y el hidróxido de litio básicamente siguen subiendo y bajando al mismo tiempo. ¿Cuál es la diferencia entre estos dos materiales?

Comparación a partir del proceso de preparación

Ambos pueden extraerse del espodumeno, y el coste no es muy diferente, pero si los dos se transforman el uno en el otro, se requieren costes y equipos adicionales, y el rendimiento de costes no es elevado. Las vías técnicas son diferentes. La preparación del carbonato de litio adopta principalmente el "método del ácido sulfúrico". El sulfato de litio se obtiene mediante la reacción del ácido sulfúrico y el espodumeno, se añade carbonato de sodio a la solución de sulfato de litio y, a continuación, se separa y se seca para preparar carbonato de litio;

El hidróxido de litio se prepara principalmente por el "método del álcali", es decir, se prepara tostando espodumeno e hidróxido de calcio. Algunos también utilizan el llamado método de presurización de carbonato sódico, es decir, primero preparan una solución que contiene litio, luego añaden cal a la solución y, a continuación, preparan hidróxido de litio.

En resumen, la espodumena puede utilizarse para preparar tanto carbonato de litio como hidróxido de litio, pero las vías de proceso son diferentes, los equipos no pueden compartirse y no hay mucha diferencia de coste. Además, el coste de la preparación de hidróxido de litio a partir de salmueras de lagos salados es muy superior al del carbonato de litio.

La dificultad técnica de convertir el carbonato de litio en hidróxido de litio es pequeña, pero el coste y el periodo de construcción son relativamente problemáticos. El "método de caustificación" se utiliza para preparar hidróxido de litio a partir de carbonato de litio. Participa en la reacción de hidróxido de calcio en carbonato de litio para producir hidróxido de litio. El proceso es relativamente sofisticado.

Sin embargo, es necesario construir una línea de producción especial. El coste de producción por tonelada es de al menos 6.000 RMB sin tener en cuenta la depreciación y otros factores. Teniendo en cuenta factores como la evaluación del impacto ambiental, el periodo de construcción es de al menos 1-2 años. Cuando el precio del carbonato de litio es superior al del hidróxido de litio, el método de caustificación del carbonato de litio permite vender directamente carbonato de litio sin necesidad de seguir produciendo hidróxido de litio.

Es más sencillo preparar carbonato de litio a partir de hidróxido de litio, pero también requiere costes adicionales. Se añade dióxido de carbono a la solución de hidróxido de litio para obtener una solución de carbonato de litio y, a continuación, se separa, deposita y seca para obtener carbonato de litio. Asimismo, este proceso requiere la construcción de una línea de producción específica, lo que también supone costes adicionales.

Comparación a partir de la aplicabilidad

Dado que las baterías ternarias de alto contenido en níquel requieren una temperatura de sinterización más baja, el hidróxido de litio se ha convertido en una sal de litio necesaria para la preparación de materiales ternarios de alto contenido en níquel. La preparación de productos de fosfato de hierro y litio (LFP) por método hidrotérmico también requiere el uso de hidróxido de litio.

NCA y NCM811 deben utilizar hidróxido de litio apto para baterías, mientras que NCM622 y NCM523 pueden utilizar hidróxido de litio o carbonato de litio. En general, el rendimiento de los productos fabricados utilizando hidróxido de litio es más excelente. Específicamente:

Temperatura de sinterización: La temperatura de sinterización de los materiales catódicos ternarios de la serie 8 y superiores suele ser baja, si se utiliza carbonato de litio como fuente de litio, es fácil que se produzca una descomposición incompleta debido a una temperatura de calcinación insuficiente, demasiado litio libre en la superficie del electrodo positivo, una alcalinidad demasiado fuerte y una mayor sensibilidad a la humedad;

Por lo tanto, los cátodos ternarios de alto contenido en níquel suelen utilizar hidróxido de litio como fuente de litio. El uso de hidróxido de litio y una temperatura de sinterización más baja también pueden reducir la mezcla de cationes y mejorar la estabilidad del ciclo. En cambio, la temperatura de sinterización del carbonato de litio a menudo debe ser superior a 900°C para obtener un material con propiedades estables, y es difícil utilizarlo como fuente de litio para materiales ternarios de alto contenido en níquel.

Capacidad de descarga/densidad de toma: El hidróxido de litio se utiliza como material fuente de litio, la capacidad de primera descarga es tan alta como 172mAh/g, y tiene mejor densidad de toma y mayor rendimiento de carga y descarga.

Coherencia: Comparado con el carbonato de litio, el hidróxido de litio tiene las ventajas de una buena estabilidad y una buena consistencia, y es más adecuado para materiales catódicos de gama alta.

Ciclo de vida: El material ternario preparado con hidróxido de litio como fuente de litio tiene partículas más uniformes, lo que puede mejorar en gran medida la vida útil del material ternario.

En general, el hidróxido de litio para baterías es mejor que el carbonato de litio para materiales ternarios.