三元材料两种锂源的制备及检测

常见的锂源有碳酸锂（Li2CO3）、一水氢氧化锂（LiOH·H2O）、硝酸锂（LiNO3）等。硝酸锂因使用中会产生有害气体，一般不被选择作为锂源。三元材料制备过程中常用的锂源是碳酸锂，其次是一水氢氧化锂。虽然从反应活性和反应温度上来看，一水氢氧化锂优于碳酸锂，但是由于一水氢氧化锂的锂含量波动比碳酸锂大，且氢氧化锂腐蚀性强于碳酸锂，若无特殊情况，三元材料生产厂家都倾向于使用含量稳定且腐蚀性弱的碳酸锂。

一、碳酸锂

碳酸锂是一种白色疏松的粉末，流动性较差，松装密度在0.5g·cm–3左右。其熔点为700℃左右，分解温度为1300℃左右。

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碳酸锂的制备工艺

从下图中可以看出，锂辉石硫酸浸出工艺，主要在中和工序、碱化工序和离子交换去除杂质。在中和过滤工序中可以将硅、铝杂质去除，在碱化除杂工序中除去镁、锰、铜、锌等杂质，通过离子交换工序除钙离子。而产品中Na+、SO42-杂质主要是在沉锂离心分离、洗涤工序中控制。

常见卤水制备碳酸锂的流程如下图所示。卤水中主要的成分为LiCl、MgCl2、KCl、Na+以及少量的Ca2+、SO42-，常见工艺是通过液碱调pH除去镁杂质，二氧化碳除钙杂质；Na+、K+、SO42-则通过沉锂过程中离心分离和洗涤来控制。

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碳酸锂的品质要求和检测方法

用于制备三元材料的碳酸锂的关键品质点是锂含量、杂质含量、粒度分布。行业标准YS/T582—2013中对电池级碳酸锂的品质要求和检测方法规定见表。

行业标准对电池级碳酸锂的

品质要求和检测方法规定

但在实际生产过程中，不同厂家生产的碳酸锂品质各不相同，主要表现在杂质含量和粒度上。

二、氢氧化锂

这里所指的氢氧化锂为一水氢氧化锂，分子式LiOH·H2O。一水氢氧化锂是白色单斜细小结晶，强碱性，有腐蚀性，在空气中能吸二氧化碳和水分；溶于水，微溶于乙醇；1mol·L–1溶液的pH约为14；相对密度1.51g·cm–3；熔点500℃左右。

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氢氧化锂的制备工艺

锂辉石硫酸浸出工艺的杂质去除环节如下：在中和过滤工序中去除硅、铝杂质，在碱化除杂工序中除去镁、锰、铜、锌杂质，在离子交换工序除钙离子。Na+、SO42–通过析钠、精制、结晶分离工序除去，Cl–主要是通过原材料来控制；采用封闭体系保证产品中CO32–杂质的含量。

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氢氧化锂的品质要求和检测方法

制备三元材料用氢氧化锂的关键品质点和碳酸锂相同，为锂主含量、杂质含量和粒度分布。国标GB/T26008—2010中对电池级单水氢氧化锂的品质要求和检测方法规定见下表，标准中将电池级氢氧化锂分为LiOH·H2O–D1、LiOH·H2O–D2、LiOH·H2O–D3三个牌号。

国标对电池级单水氢氧化锂的

品质要求和检测方法规定

在国标中和各个厂家的产品标准中，都未对单水氢氧化锂的粒度做出要求，但氢氧化锂作为反应物之一，粒度也是其重要的指标。

各个厂家产品的粒度差别较大，下图为厂家1和厂家2生产的单水氢氧化锂产品SEM图。从图中可以看出，厂家2的产品粒度均一性较好，并且没有较大颗粒存在。不过粒度越小的氢氧化锂其产品价格相对较高，且对混合设备的密封性要求高，各三元生产厂家应根据自身需求选择合适的氢氧化锂产品。