ما هي استخدامات كربونات الليثيوم وهيدروكسيد الليثيوم؟

1.ما هي استخدامات كربونات الليثيوم وهيدروكسيد الليثيوم ؟

تشير بيانات عام ٢٠٢٣ إلى أن ما بين ٦٠٪ و٧٠٪ من كربونات الليثيوم تُستخدم في صناعة البطاريات عالميًا. ويُستخدم كربونات الليثيوم على نطاق واسع في بطاريات فوسفات حديد الليثيوم، بينما يُستخدم ما بين ٨٠٪ و٩٠٪ من هيدروكسيد الليثيوم في صناعة البطاريات. يُعد كربونات الليثيوم المادة الخام الأساسية لمواد كاثود بطاريات فوسفات حديد الليثيوم (رابطة كرة القدم الأمريكية)، ويُستخدم على نطاق واسع في مركبات الطاقة الجديدة، وأنظمة تخزين الطاقة، وغيرها من المجالات.كربونات الليثيوميُستخدم بشكل رئيسي في مواد الكاثود الثلاثي عالية النيكل (مثل المركز الوطني للقياس وNCA)، مما يُحسّن كثافة طاقة البطارية وعمرها الافتراضي. وهو مادة خام أساسية للسيارات الكهربائية عالية الأداء، أي بطاريات الليثيوم الثلاثية المتوفرة في السوق. تستخدم بطاريات الليثيوم الثلاثية الأخرى معدن الكوبالت في قطب البطارية. 50% من هذا المعدن موجود في دولة أفريقية تُعرف بزراعة الفواكه المجففة. في الآونة الأخيرة، لم تتمكن هذه الدولة من تصدير الكوبالت بسبب الحرب الأهلية.

2. صيغة التحويل بين كربونات الليثيوم وهيدروكسيد الليثيوم يتم تحويل كربونات الليثيوم إلى هيدروكسيد الليثيوم

يتم تحويل كربونات الليثيوم إلى هيدروكسيد الليثيوم لي₂أول أكسيد الكربون₃ + 2H₂O → 2LiOH + أول أكسيد الكربون₂↑

هذه الطريقة (طريقة التكوية) هي إحدى الطرق الرئيسية لإنتاج هيدروكسيد الليثيوم صناعياً حيث يتم تحويل هيدروكسيد الليثيوم إلى كربونات الليثيوم 2LiOH + أول أكسيد الكربون₂ → لي₂أول أكسيد الكربون₃ + H₂O

يُستخدم كربونات الليثيوم بشكل رئيسي في بطاريات فوسفات حديد الليثيوم، بينما يُعد هيدروكسيد الليثيوم مادة خام أساسية لبطاريات الليثيوم الثلاثية عالية النيكل؛ ويمكن أن يُتيح تحويلهما مرونة في توزيع الموارد، ولكنه يتطلب تكاليف إضافية. في الإنتاج الفعلي، غالبًا ما يُختار مسار العملية وفقًا للطلب النهائي.

3. إنتاج كربونات الليثيوم وهيدروكسيد الليثيوم

إنتاج كربونات الليثيوم: استخلاص الليثيوم من الخام (الطريقة الرئيسية): طريقة حمض الكبريتيك: يُحمّص الإسبودومين ويُحمّض لإنتاج محلول كبريتات الليثيوم، الذي يُتفاعل بعد ذلك مع كربونات الصوديوم لترسيب كربونات الليثيوم. استخلاص الليثيوم من البحيرات المالحة: يُنتَج كربونات الليثيوم مباشرةً عن طريق تبخير وترسيب المحلول الملحي، وهو مناسب لموارد البحيرات المالحة مثل تشينغهاي والتبت.

إنتاج هيدروكسيد الليثيوم

طريقة التكوي: يتفاعل كربونات الليثيوم مع هيدروكسيد الكالسيوم لإنتاج هيدروكسيد الليثيوم، وهي عملية قصيرة ولكنها تتطلب مواد خام عالية النقاء.

طريقة كبريتات الليثيوم (السائدة): يتم تحميص الإسبودومين وحمضته لإنتاج محلول كبريتات الليثيوم، والذي يتفاعل بعد ذلك مع هيدروكسيد الصوديوم، ويتم فصل كبريتات الصوديوم عن طريق التبلور بالتجميد.

الطريقة غير المباشرة لبحيرة الملح: يتم إنتاج كربونات الليثيوم أولاً، ثم يتم هيدروكسيدها لإنتاج هيدروكسيد الليثيوم.

تتطلب عملية إنتاج هيدروكسيد الليثيوم خطوةً إضافيةً في عملية التكوية مقارنةً بكربونات الليثيوم، لذا نظريًا، تزيد تكلفة إنتاج هيدروكسيد الليثيوم بمقدار 3000 إلى 5000 دولار أمريكي للطن عن تكلفة إنتاج كربونات الليثيوم. مع ذلك، ظل سعر كربونات الليثيوم أعلى من سعر هيدروكسيد الليثيوم لفترة طويلة خلال السنوات الثلاث الماضية تقريبًا. ويعود ذلك إلى أن التكلفة ليست هي العامل الحاسم حاليًا، بل إلى اختلال التوازن بين العرض والطلب.