La différence entre les matériaux de batterie : carbonate de lithium et hydroxyde de lithium

carbonate de lithiumethydroxyde de lithium Le carbonate de lithium et l'hydroxyde de lithium sont tous deux des matières premières pour les batteries. Sur le marché, leurs prix fluctuent globalement de manière similaire. Quelle est la différence entre ces deux matériaux ?

1. Processus de préparation

Les deux peuvent être extraits du spodumène, et la différence de coût n'est pas importante, mais leur conversion l'un en l'autre nécessite des coûts et des équipements supplémentaires, et le rapport coût-efficacité n'est pas élevé.

Différentes voies techniques. La préparation du carbonate de lithium adopte principalement la méthode de l'acide sulfurique, qui consiste à obtenir du sulfate de lithium en faisant réagir l'acide sulfurique avec du spodumène, en ajoutant du carbonate de sodium à la solution de sulfate de lithium, puis en séparant et en séchant pour préparer le carbonate de lithium ;

La préparation de l'hydroxyde de lithium se fait principalement par la méthode de calcination du spodumène et de l'hydroxyde de calcium. Certains utilisent la méthode dite de pression au carbonate de sodium : on prépare d'abord une solution de lithium, puis on y ajoute de la chaux pour obtenir l'hydroxyde de lithium. En résumé, le spodumène permet de préparer aussi bien le carbonate de lithium que l'hydroxyde de lithium, mais les procédés diffèrent, le matériel est spécifique et le coût est similaire. Par ailleurs, la préparation de l'hydroxyde de lithium à partir de saumure de lac salé est beaucoup plus coûteuse que celle du carbonate de lithium.

La conversion du carbonate de lithium en hydroxyde de lithium présente une faible difficulté technique, mais son coût et sa durée de construction sont relativement importants. La méthode de caustification est utilisée pour produire de l'hydroxyde de lithium à partir de carbonate de lithium. L'hydroxyde de lithium est obtenu par réaction de l'hydroxyde de calcium présent dans le carbonate de lithium. Ce procédé, relativement sophistiqué, nécessite la construction d'une ligne de production dédiée. Le coût de production par tonne est d'au moins 6 000 yuans, hors amortissement. Compte tenu de facteurs tels que l'évaluation d'impact environnemental, la durée de construction est d'au moins un à deux ans. Lorsque le prix du carbonate de lithium est supérieur à celui de l'hydroxyde de lithium, la méthode de caustification permet de vendre directement le carbonate de lithium sans produire d'hydroxyde de lithium supplémentaire.

Il est plus simple de préparer du carbonate de lithium à partir d'hydroxyde de lithium, mais cela engendre des coûts supplémentaires. L'ajout de dioxyde de carbone à une solution d'hydroxyde de lithium permet d'obtenir une solution de carbonate de lithium, qui est ensuite séparée, déposée et séchée pour obtenir le carbonate de lithium final. Ce procédé nécessite également la construction d'une ligne de production spécifique et représente un coût additionnel. 2. En termes d'applications, les batteries ternaires à haute teneur en nickel exigeant des températures de frittage plus basses, l'hydroxyde de lithium est devenu un sel de lithium indispensable à la préparation de ces matériaux. L'hydroxyde de lithium est également nécessaire à la préparation de phosphate de fer lithié (LFP) par voie hydrothermale.

Les modules NCA et NCM811 nécessitent de l'hydroxyde de lithium de qualité batterie, tandis que les modules NCM622 et NCM523 peuvent utiliser soit de l'hydroxyde de lithium, soit du carbonate de lithium. De manière générale, les produits fabriqués avec de l'hydroxyde de lithium offrent de meilleures performances.

Plus précisément : Température de frittage : La température de frittage des matériaux d’électrode positive ternaires de la série 8 et supérieures est généralement basse. Si le carbonate de lithium est utilisé comme source de lithium, une décomposition incomplète peut facilement se produire en raison d’une température de calcination insuffisante, d’un excès de lithium libre à la surface de l’électrode positive, d’une alcalinité trop forte et d’une sensibilité accrue à l’humidité ; c’est pourquoi les électrodes positives ternaires à haute teneur en nickel utilisent généralement l’hydroxyde de lithium comme source de lithium.

Capacité de décharge/densité apparente : En utilisant l’hydroxyde de lithium comme matériau source de lithium, la première capacité de décharge atteint 172 mAh/g, et elle présente une meilleure densité apparente et un taux de charge et de décharge plus élevé.

Cohérence : L'hydroxyde de lithium présente des avantages par rapport au carbonate de lithium en termes de stabilité et de constance, et convient mieux aux matériaux d'électrodes positives haut de gamme.

Durée de vie cyclique : Les particules des matériaux ternaires préparés avec de l’hydroxyde de lithium comme source de lithium sont plus uniformes, ce qui peut grandement améliorer la durée de vie cyclique des matériaux ternaires.