作者：东海期货杨磊
专题要点：
Ø碳酸锂概述：新能源汽车产业高速增长，碳酸锂Li2CO3是生产锂离子电池正极材料和电解液的主要原料。除电池，碳酸锂还应用于陶瓷、玻璃、冶金、电子、医药等。碳酸锂被认为是锂化合物中最重要的锂盐，锂化合物一般折合成碳酸锂的质量来计量。碳酸锂一般从含锂盐湖或锂矿石中提取。
Ø碳酸锂性质：碳酸锂Li2CO3，无机化合物，无色单斜系晶体，密度2.11g/cm3，熔点720℃，沸点1310℃，微溶于水，空气中不潮解。碳酸锂相对分子质量73.89，含锂量18.79%。
Ø碳酸锂生产工艺：以不同原料去制造碳酸锂的工艺有差异。以锂辉石为原料去制造碳酸锂的工艺有硫酸焙烧法、氯化焙烧法、压煮法、石灰石焙烧法；以锂云母为原料去制造碳酸锂的工艺除了上述，还有硫酸盐焙烧法。以盐湖卤水为原料去制造碳酸锂的工艺有沉淀法、吸附法、萃取法、纳滤与电渗析法、太阳池法。
Ø锂及锂盐下游消费：新能源汽车、3C数码、储能、玻璃、陶瓷、冶金、电子、一次性电池、医药、润滑脂等，其中以新能源汽车领域的动力型锂离子电池为主。
Ø锂及锂盐上游原料：主要是锂辉石矿、锂云母矿和盐湖卤水。锂辉石矿占全球锂资源供给的近一半，主要分布在澳大利亚。锂云母矿占全球锂资源供给的约十分之一，主要分布在我国的江西宜春。全球盐湖锂矿非常集中，主要分布在南美洲安第斯高原、中国青藏高原等处。我国锂资源储量以盐湖卤水为主，占近八成。对于硬岩提锂，盐湖提锂有成本优势。
- 锂及锂盐产业链
随着技术发展和政策扶持，新能源汽车高速增长，渗透率快速提升。作为新能源汽车主要动力的锂电池市场也持续扩容。锂电池原料主要包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液。锂电池按正极材料可分为镍钴锰酸锂NCM、磷酸铁锂LFP、锰酸锂LMO、钴酸锂LCO、镍钴铝酸锂NCA等，而新能源汽车应用的主要是磷酸铁锂LFP和镍钴锰酸锂NCM（即三元）。
碳酸锂Li2CO3是目前生产锂电池正极材料的主要原料。碳酸锂分为工业级碳酸锂（碳酸锂含量98%-99%）和电池级碳酸锂（碳酸锂含量≥99.5%）两种。电池级碳酸锂主要应用于新能源汽车、储能等，工业级碳酸锂主要应用于陶瓷、玻璃等。从下游需求占比来看，目前动力电池仍是碳酸锂需求的主要增量驱动。
碳酸锂既可直接应用，也是制作其它锂化合物和锂合金的主要原料。因此，碳酸锂被认为是锂化合物中最重要的锂盐，其生产是锂产业链中最基本也是最关键的环节。碳酸锂一般从含锂盐湖或锂矿石中提取。
- 锂及锂化合物
- 锂
1817年瑞典化学家阿韦德松在老师贝采利乌斯的实验室分析矿石样品时发现了锂元素，贝采利乌斯将其命名为Lithium。1855年本森和马奇森通过电解氯化锂生产出大量且可用的锂。1923年德国金属公司通过电解氯化锂和氯化钾混合液的熔盐电解法实现锂商业化生产。
锂化学符号Li，原子序数3，相对原子质量6.941，密度0.534kg/m3，最轻的金属，可浮油中。锂呈银白色，硬度0.6，柔软；熔点180.5℃，沸点1340℃。锂化学性质活泼，与水反应剧烈；暴露在空气中易被氧化变黑。
- 锂化合物
锂的化合物有氧化锂Li2O、氯化锂LiCl、碳酸锂Li2CO3、氢氧化锂LiOH、一水氢氧化锂LiOH·H2O等。
氧化锂相对分子质量29.88，含锂量46.46%。氯化锂相对分子质量42.39，含锂量16.37%。碳酸锂相对分子质量73.89，含锂量18.79%。氢氧化锂相对分子质量23.95，含锂量28.98%。一水氢氧化锂相对分子质量41.97，含锂量16.54%。
- 碳酸锂
碳酸锂Li2CO3，无机化合物，无色单斜系晶体，密度2.11g/cm3，熔点720℃，沸点1310℃，微溶于水，空气中不潮解。碳酸锂被认为是锂化合物中最重要的锂盐，因此锂化合物一般都折合成碳酸锂的质量来计量，称碳酸锂当量，用LCE表示。
以不同原料去制造碳酸锂的工艺有所差异。以锂辉石为原料去制造碳酸锂的工艺主要有硫酸焙烧法、氯化焙烧法、压煮法、石灰石焙烧法四种。其中的硫酸焙烧法工艺较为成熟，应用较为广泛，对矿石的氧化锂品位要求较低，碳酸锂的提取率也较高。
以锂云母为原料去制造碳酸锂的工艺主要有硫酸焙烧法、硫酸盐焙烧法、氯化焙烧法、压煮法、石灰石焙烧法五种。其中的硫酸盐焙烧法工艺应用较为广泛，流程较为简单，碳酸锂的提取率也较高。
以盐湖卤水为原料去制造碳酸锂的工艺主要有沉淀法、吸附法、萃取法、纳滤与电渗析法、太阳池法五种。海外盐湖锂含量较高，镁锂比较低，盐湖提锂以沉淀法为主；国内盐湖锂含量偏低，镁锂比偏高，盐湖提锂以吸附法为优。
碳酸锂是重要的锂电池原料。三元、磷酸铁锂等锂电池正极材料和电解液均应用碳酸锂。负极材料用钛酸锂的电池也应用碳酸锂。碳酸锂还应用于玻璃、陶瓷、药品、催化剂等领域。
- 氢氧化锂
氢氧化锂LiOH，无机化合物，白色结晶性粉末，密度1.43g/cm3，熔点462℃，沸点925℃，溶于水。氢氧化锂暴露在空气中吸湿后可得到一水氢氧化锂LiOH·H2O。
制造氢氧化锂的工艺主要有硫酸锂苛化法、碳酸锂苛化法、石灰石焙烧法三种。国内，如赣锋锂业、天齐锂业等，主要采用硫酸锂苛化法制造氢氧化锂；国外，如SQM、雅宝等，主要采用碳酸锂苛化法制造氢氧化锂。
电池级氢氧化锂被应用于电池领域；工业级氢氧化锂被应用于润滑脂、蓄电池电解质添加剂、光谱分析展开剂等领域。
- 锂及锂盐的下游消费
锂及锂盐的下游消费领域有新能源汽车、3C数码、储能、玻璃、陶瓷、一次性电池、医药、润滑脂等，其中以新能源汽车领域的动力型锂电池为主。
- 锂离子电池
新能源汽车的锂电池指的是锂离子电池。狭义上的锂电池是一次性电池，以锂或锂合金为负极，锂直接参与反应且反应不可逆，只能放电，只能使用一次。新能源汽车的锂电池指锂离子电池，主要以石墨为负极，锂离子可在正负极间移动，可放电也可充电，是二次电池。
锂离子电池的广泛使用主要得力于锂的电极电位高，较低的原子质量、较高的电荷和功率-重量比使其成为电池的电极和电解质的重要构成成分。
锂离子电池对全球可再生能源的发展做出了重大贡献。2019年古迪纳夫、惠廷厄姆、吉野彰三人因在锂离子电池发明上的贡献而获得了诺贝尔化学奖。
- 原子能
自然界中的氚极少，而锂6可生产氚，这使其成为制作氢弹、质子弹、中子弹的重要原料。除了军事领域，锂也在民用领域应用，参与原子能核聚变发电。金属锂还可在核聚变或核裂变反应堆中用作冷却剂。
- 航天
燃烧1kg锂可释放42998KJ的热量。锂及锂的化合物具有能量高、燃速大、比冲量极高的特征，非常适合制作成固体燃料，来为火箭、导弹等充当推进剂。
- 医药
锂可调节中枢神经活动，能控制神经紊乱，起到镇静、安神的效果。得力于该特性，锂及锂盐被广泛应用于医药领域。1948年精神病专家凯德使用锂治疗心理障碍，锂开始进入精神疾病治疗的临床应用。碳酸锂可用以制造催眠剂、镇静剂等药品。金属锂可用作合成药物的催化剂及中间体。
- 玻璃、陶瓷
碳酸锂加热可转化生成氧化锂。氧化锂、碳酸锂对玻璃、陶瓷可起到助熔、防爆的效果。
- 冶金
由于锂能与氧、氮、硫等强烈反应，故可充当冶金过程中的脱氧剂和脱硫剂，清除杂质，提高冶金产品的性能。
- 润滑剂
用脂肪加热氢氧化锂时，可增稠油，该特性使氢氧化锂成为现在润滑剂的主要组成成分。
锂及锂盐除了上述应用领域外，还有如，因氯化锂的吸湿性而用作干燥剂，因氢化锂与水反应释放大量氢气而用作救生设施，等等。但锂及锂盐主要下游消费还是电池领域，动力锂电池和容量锂电池对锂的消耗占总消费的九成以上。
- 锂及锂盐的上游原料
锂其实并不稀有，它广泛存在于底壳和水中，但它很少以纯锂矿的形式出现，更多是以混合矿的形式存在，可分为硬盐锂矿和盐湖锂矿两种。硬盐锂矿主要指锂辉石矿、锂云母矿，盐湖锂矿即盐湖卤水。
锂辉石矿、锂云母矿中的锂含量以锂质量占比%计量。盐湖卤水中的锂含量以每升盐湖卤水中锂质量g/L计量，除了锂含量，还需考量镁离子含量，用镁锂比计量，镁锂比越低，盐湖提锂成本越低。
- 锂辉石矿
锂辉石是最先被开发利用并实现商业化产出的锂上游原料。锂辉石矿占全球锂资源供给的近一半，主要分布在澳大利亚。我国四川省也拥有优质、丰富的锂辉石矿，藏族地区也有分布。
- 锂云母矿
锂云母矿占全球锂资源供给的约十分之一，主要分布在我国的江西宜春。宜春储藏有全球最大的锂云母矿，相对于四川锂辉石矿的高海拔而言，宜春锂云母矿海拔明显较低。但其也有原矿品位偏低、杂质较多、多为小型矿等掣肘。
- 盐湖卤水
盐湖指含盐度高的咸水湖，矿化度大于35g/L。全球盐湖锂矿非常集中，主要分布在南美洲安第斯高原、中国青藏高原等处。我国锂资源储量以盐湖卤水为主，占近八成。相对于硬岩提锂，盐湖提锂有成本优势，因其中的锂已是游离态，省去了开采、研磨等环节的成本。
澳大利亚、智利、中国、阿根廷、巴西、津巴布韦、葡萄牙等国是全球的主要锂矿产出国。南美洲的智利、阿根廷、玻利维亚三国交汇处的锂产量增幅明显，称为锂三角。全球主要的锂业生产公司有雅宝Albemarle、智利矿业化工SQM、奥罗科布雷Orocobre、天齐锂业、赣锋锂业、新金属Neometals等。
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