常見的鋰源有碳酸鋰（Li2CO3）、一水氫氧化鋰（LiOH·H2O）、硝酸鋰（LiNO3）等。硝酸鋰因使用中會產(chǎn)生有害氣體，一般不被選擇作為鋰源。三元材料制備過程中常用的鋰源是碳酸鋰，其次是一水氫氧化鋰。雖然從反應(yīng)活性和反應(yīng)溫度上來看，一水氫氧化鋰優(yōu)于碳酸鋰，但是由于一水氫氧化鋰的鋰含量波動比碳酸鋰大，且氫氧化鋰腐蝕性強(qiáng)于碳酸鋰，若無特殊情況，三元材料生產(chǎn)廠家都傾向于使用含量穩(wěn)定且腐蝕性弱的碳酸鋰。

一、碳酸鋰

碳酸鋰是一種白色疏松的粉末，流動性較差，松裝密度在0.5g·cm–3左右。其熔點(diǎn)為700℃左右，分解溫度為1300℃左右。

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碳酸鋰的制備工藝

從下圖中可以看出，鋰輝石硫酸浸出工藝，主要在中和工序、堿化工序和離子交換去除雜質(zhì)。在中和過濾工序中可以將硅、鋁雜質(zhì)去除，在堿化除雜工序中除去鎂、錳、銅、鋅等雜質(zhì)，通過離子交換工序除鈣離子。而產(chǎn)品中Na+、SO42-雜質(zhì)主要是在沉鋰離心分離、洗滌工序中控制。

常見鹵水制備碳酸鋰的流程如下圖所示。鹵水中主要的成分為LiCl、MgCl2、KCl、Na+以及少量的Ca2+、SO42-，常見工藝是通過液堿調(diào)pH除去鎂雜質(zhì)，二氧化碳除鈣雜質(zhì)；Na+、K+、SO42-則通過沉鋰過程中離心分離和洗滌來控制。

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碳酸鋰的品質(zhì)要求和檢測方法

用于制備三元材料的碳酸鋰的關(guān)鍵品質(zhì)點(diǎn)是鋰含量、雜質(zhì)含量、粒度分布。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T582—2013中對電池級碳酸鋰的品質(zhì)要求和檢測方法規(guī)定見表。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對電池級碳酸鋰的

品質(zhì)要求和檢測方法規(guī)定

但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，不同廠家生產(chǎn)的碳酸鋰品質(zhì)各不相同，主要表現(xiàn)在雜質(zhì)含量和粒度上。

二、氫氧化鋰

這里所指的氫氧化鋰為一水氫氧化鋰，分子式LiOH·H2O。一水氫氧化鋰是白色單斜細(xì)小結(jié)晶，強(qiáng)堿性，有腐蝕性，在空氣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約為14；相對密度1.51g·cm–3；熔點(diǎn)500℃左右。

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氫氧化鋰的制備工藝

鋰輝石硫酸浸出工藝的雜質(zhì)去除環(huán)節(jié)如下：在中和過濾工序中去除硅、鋁雜質(zhì)，在堿化除雜工序中除去鎂、錳、銅、鋅雜質(zhì)，在離子交換工序除鈣離子。Na+、SO42–通過析鈉、精制、結(jié)晶分離工序除去，Cl–主要是通過原材料來控制；采用封閉體系保證產(chǎn)品中CO32–雜質(zhì)的含量。

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氫氧化鋰的品質(zhì)要求和檢測方法

制備三元材料用氫氧化鋰的關(guān)鍵品質(zhì)點(diǎn)和碳酸鋰相同，為鋰主含量、雜質(zhì)含量和粒度分布。國標(biāo)GB/T26008—2010中對電池級單水氫氧化鋰的品質(zhì)要求和檢測方法規(guī)定見下表，標(biāo)準(zhǔn)中將電池級氫氧化鋰分為LiOH·H2O–D1、LiOH·H2O–D2、LiOH·H2O–D3三個牌號。

國標(biāo)對電池級單水氫氧化鋰的

品質(zhì)要求和檢測方法規(guī)定

在國標(biāo)中和各個廠家的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，都未對單水氫氧化鋰的粒度做出要求，但氫氧化鋰作為反應(yīng)物之一，粒度也是其重要的指標(biāo)。

各個廠家產(chǎn)品的粒度差別較大，下圖為廠家1和廠家2生產(chǎn)的單水氫氧化鋰產(chǎn)品SEM圖。從圖中可以看出，廠家2的產(chǎn)品粒度均一性較好，并且沒有較大顆粒存在。不過粒度越小的氫氧化鋰其產(chǎn)品價格相對較高，且對混合設(shè)備的密封性要求高，各三元生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)自身需求選擇合適的氫氧化鋰產(chǎn)品。