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三元材料向高镍方向发展,带动氢氧化锂需求释放


来源:中国粉体网   橙子

[导读]  随着国内相关企业对811材料产业布局的加速,也将促使锂盐供应商扩充氢氧化锂产能。

中国粉体网讯  三元材料按照镍、钴、锰三者用量比例,具体可细分为111型、523型、622型和811等型号。2017年主要是以三元111型、523型为主。从能量方面,提升镍的比重,可以实现电池能量密度提升,尽早实现260wh/kg的目标;从成本方面,伴随着上游原材料钴金属等的价格上涨,电池生产商大都选择通过降低三元材料钴的使用比例来缓解成本压力;因此811高镍三元材料逐渐成为新能源动力电池的发展方向。


811材料带动氢氧化锂需求释放


随着国内相关企业对811材料产业布局的加速,也将促使锂盐供应商扩充氢氧化锂产能。三元材料前驱体的煅烧一般采用碳酸锂或氢氧化锂作为原料。


 


但是对于高镍三元材料来说,要求烧结时温度不能高于800℃,采用碳酸锂作原料,过低的烧结温度会造成分解不完全,导致碱性过强,对湿度的敏感性增强,影响电池性能。因此高镍三元材料必须使用氢氧化锂作原料:氢氧化锂的熔点比碳酸锂更低,且首次放电容量高达172mAh/g,此外还有更好的振实密度,有更大倍率的充放电性能。


三元正极NCM811、NCM622及NCA均需采用氢氧化锂为原料,水热法制备磷酸铁锂(LFP)产品,也需要使用氢氧化锂。目前锂电已经成为氢氧化锂的下游主要需求,占比高达70%以上。未来随着动力锂电池需求的提升,氢氧化锂需求有望大幅增长。


氢氧化锂下游应用结构占比图

 


氢氧化锂产能预测


2017年全球氢氧化锂产能为70千吨。预计2017年至2022年氢氧化锂的产能将按复合年增长率26%增长,在2018年产能达159千吨,在2022年达227千吨。


2014-2022年全球氢氧化锂产能及预测

 

数据来源:CRU、中商产业研究院


2017年全球氢氧化锂五大生产商所持有的市场份额为81%,依次为Albemarle、FMC、赣锋、SQM、天齐。


氢氧化锂的制备


目前氢氧化锂的制备方法很多,其主要生产方法有矿石为原料的石灰石焙烧法、β-锂辉石碳酸钠加热浸取法和硫酸锂苛化冷却结晶法,以卤水为原料的煅烧法、离子膜电解法和铝酸盐锂沉淀法,以及碳酸锂苛化法和电解硫酸锂溶液等其他方法。


1.以矿石为原料


石灰石焙烧法

 

石灰石焙烧法工艺能耗高,物料流通量大,生产成本较高。


β-锂辉石碳酸钠加热浸取法


硫酸锂苛化冷却结晶法 


 硫酸锂苛化冷却结晶法若采用多次重结晶或用特制的精制剂去除氢氧化锂溶液的杂质,可得到电池级氢氧化锂产品。


2.以卤水为原料


煅烧法


离子膜电解法

 

3.其他方法


碳酸锂苛化法


碳酸锂苛化法是将精制石灰乳[Ca(OH)2]与碳酸锂按一定的比例混合,调节一定的苛化液浓度,加热至沸腾并强力搅拌,反应完全后过滤分离,将母液减压浓缩、结晶得到单水氢氧化锂,单水氢氧化锂在130℃—140℃干燥,再在150℃—180℃下减压加热,最终制得无水氢氧化锂的方法。这种方法是国内外常用的传统方法,其成本受原料碳酸锂价格影响,且生产设备投资较多。


目前,和氢氧化锂的制备技术相比,矿石或卤水提锂制备碳酸锂技术相对比较成熟,加之三元材料对氢氧化锂的要求更严格一些,因此目前用于电池的氢氧化锂主要采用矿石为原料。随着固体锂矿资源的日益枯竭,以及高镍三元材料对氢氧化锂需求的大量释放,研究以卤水为原料制备电池级氢氧化锂的技术迫在眉睫。粉体网编辑整理/橙子


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