Der Unterschied zwischen den Batteriematerialien Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid

LithiumcarbonatUndLithiumhydroxid Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid sind beides Rohstoffe für Batterien. Auf dem Markt schwanken ihre Preise im Wesentlichen parallel. Worin besteht der Unterschied zwischen diesen beiden Materialien?

1. Vorbereitungsprozess

Beide Stoffe können aus Spodumen gewonnen werden, und der Kostenunterschied ist gering. Wenn man die beiden jedoch ineinander umwandelt, entstehen zusätzliche Kosten und Ausrüstung, und das Kosten-Nutzen-Verhältnis ist nicht optimal.

Verschiedene technische Wege. Die Herstellung von Lithiumcarbonat erfolgt hauptsächlich nach der Schwefelsäuremethode, bei der Lithiumsulfat durch Reaktion von Schwefelsäure mit Spodumen gewonnen wird, Natriumcarbonat zu der Lithiumsulfatlösung hinzugefügt wird und anschließend abgetrennt und getrocknet wird, um Lithiumcarbonat zu erhalten;

Die Herstellung von Lithiumhydroxid erfolgt hauptsächlich nach dem Halkali-Verfahren, d. h. durch Rösten von Spodumen und Calciumhydroxid. Alternativ wird das sogenannte Natriumcarbonat-Druckverfahren angewendet, bei dem zunächst eine lithiumhaltige Lösung hergestellt, anschließend Kalk zugegeben und schließlich Lithiumhydroxid gewonnen wird. Kurz gesagt, Spodumen kann sowohl zur Herstellung von Lithiumcarbonat als auch von Lithiumhydroxid verwendet werden, jedoch unterscheiden sich die Verfahrenswege, die Anlagen sind nicht kompatibel und die Kostenunterschiede sind gering. Darüber hinaus ist die Herstellung von Lithiumhydroxid aus Salzseesole deutlich teurer als die von Lithiumcarbonat.

Die Umwandlung von Lithiumcarbonat in Lithiumhydroxid ist technisch wenig aufwendig, jedoch mit relativ hohen Kosten und langer Bauzeit verbunden. Zur Herstellung von Lithiumhydroxid aus Lithiumcarbonat wird das Ätzverfahren eingesetzt. Dabei wird Lithiumcarbonat mit Calciumhydroxid umgesetzt. Das Verfahren ist relativ komplex und erfordert den Bau einer speziellen Produktionslinie. Die Produktionskosten pro Tonne belaufen sich auf mindestens 6.000 Yuan, ohne Berücksichtigung von Abschreibungen etc. Unter Berücksichtigung von Faktoren wie der Umweltverträglichkeitsprüfung beträgt die Bauzeit mindestens ein bis zwei Jahre. Ist der Preis für Lithiumcarbonat höher als der für Lithiumhydroxid, wird Lithiumcarbonat im Rahmen des Ätzverfahrens direkt verkauft, ohne anschließend Lithiumhydroxid herzustellen.

Die Herstellung von Lithiumcarbonat aus Lithiumhydroxid ist zwar einfacher, verursacht aber zusätzliche Kosten. Durch Zugabe von Kohlendioxid zu einer Lithiumhydroxidlösung erhält man eine Lithiumcarbonatlösung, die anschließend abgetrennt, abgeschieden und getrocknet wird. Auch dieses Verfahren erfordert den Aufbau einer speziellen Produktionslinie und verursacht zusätzliche Kosten. 2. Im Hinblick auf die Anwendungsgebiete ist Lithiumhydroxid aufgrund der niedrigeren Sintertemperaturen, die für ternäre Hoch-Nickel-Batterien erforderlich sind, zu einem unverzichtbaren Lithiumsalz für die Herstellung dieser Materialien geworden. Lithiumhydroxid wird außerdem für die hydrothermale Herstellung von Lithiumeisenphosphat (LFP) benötigt.

NCA und NCM811 benötigen Lithiumhydroxid in Batteriequalität, während NCM622 und NCM523 entweder mit Lithiumhydroxid oder Lithiumcarbonat hergestellt werden können. Generell weisen Produkte, die mit Lithiumhydroxid hergestellt werden, bessere Eigenschaften auf.

Im Einzelnen: Sintertemperatur: Die Sintertemperatur ternärer positiver Elektrodenmaterialien der Serie 8 und höher ist üblicherweise niedrig. Wird Lithiumcarbonat als Lithiumquelle verwendet, kann es aufgrund unzureichender Kalzinierungstemperatur, überschüssigem freien Lithium auf der Oberfläche der positiven Elektrode, zu starker Alkalität und erhöhter Feuchtigkeitsempfindlichkeit leicht zu unvollständiger Zersetzung kommen. Daher wird für hoch-nickelhaltige ternäre positive Elektroden üblicherweise Lithiumhydroxid als Lithiumquelle verwendet.

Entladekapazität/Ladedichte: Bei Verwendung von Lithiumhydroxid als Lithium-Quellmaterial beträgt die erste Entladekapazität bis zu 172 mAh/g und es weist eine bessere Ladedichte sowie eine höhere Lade- und Entladeleistung auf.

Konsistenz: Lithiumhydroxid bietet gegenüber Lithiumcarbonat Vorteile hinsichtlich Stabilität und Konsistenz und eignet sich besser für hochwertige positive Elektrodenmaterialien.

Zyklenlebensdauer: Die Partikel von ternären Materialien, die mit Lithiumhydroxid als Lithiumquelle hergestellt werden, sind gleichmäßiger, was die Zyklenlebensdauer der ternären Materialien erheblich verbessern kann.