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氫氧化鋰
來源:互聯網

氫氧化鋰(Lithium hydroxide)又稱無水氫氧化鋰,是一種堿金屬氫氧化物。其化學式為LiOH,白色結晶或粒狀粉末,有辣味,易溶于水,在20℃的水中溶解度為12.8g/100ml,微溶于乙醇,密度為2.54 g/cm3,熔點為450~471℃,沸點為924℃(分解)。其有強堿性和腐蝕性,在空氣中易吸收二氧化碳;高溫下可發生分解生成氧化鋰;也可與金屬單質、鹵素單質、酸及金屬鹽反應。

氫氧化鋰主要用于制備鋰鹽及潤滑脂添加劑、堿性蓄電池的電解液、二氧化碳吸收劑、照相用的顯影劑和鋰鹽類抗抑郁藥。其可由氫氧化鋇與硫酸鋰反應制得,或由鋰輝石精礦與石灰石混合磨細、高溫焙燒,再經浸出,結晶而制得,還可由金屬鋰與水反應以及石灰苛化法制得。隨著新能源汽車產業的快速發展,作為高性能動力電池高三元正極材料的核心,全球氫氧化鋰一直處于供不應求的局面。

相關歷史

鋰,是瑞典化學家阿·阿爾夫維特桑在1817年首先在一種稀有的巖石中發現的。

將鋰與電池聯系在一起,最早可能要追溯到1908年的托馬斯·愛迪生(Edison),他當時申請的鎳鐵電池專利提到氫氧化鋰添加到電解質中能夠使得容量增加10%,而且循環更加穩定。當時他并不知道氫氧化鋰的添加對電池性能有沒有作用,是誤打誤撞發現的氫氧化鋰在電池中的作用。

理化性質

物理性質

氫氧化鋰為白色結晶體或粒狀粉末,有辣味。其化學式為LiOH,相對分子質量為24.0 g/mol,密度為2.54 g/cm3,熔點為450-471℃,沸點為924℃(分解)。可溶于水,在20℃的水中溶解度為12.8 g/100mL,微溶于乙醇。

化學性質

吸收二氧化碳

有強堿性和腐蝕性,在空氣中易吸收二氧化碳。

分解反應

氫氧化鋰加熱到600℃分解成氧化鋰。

與金屬單質反應

與鹵素單質反應

氫氧化鋰與氯或碘作用,均生成鹵化鋰和次鹵酸鋰。

與酸反應

氫氧化鋰可與鹽酸生成氯化鋰和水。

氫氧化鋰和過量磷酸反應可生成磷酸二氫鋰;濃的氫氧化鋰與磷酸反應則生成磷酸氫二鋰;若是過量的氫氧化鋰則會生成二水磷酸鋰沉淀。

將氫氧化鋰與亞鐵酸濃溶液作用,生成亞鐵氰化鋰。

與鹽反應

氫氧化鋰能與鹽反應生成另一種堿。如與氯化鈣反應生成氯化鋰

顯色反應

氫氧化鋰的飽和溶液可使phenolphthalein改變結構,能使酚酞由深紅色轉變為無色。也可使紫色石蕊試液變藍。

應用

電池

氫氧化鋰在堿性中有重要的作用,將少量氫氧化鋰加入由氫氧化鉀所化合的電解液中,電池組的容量就能增12%~15%,使電池壽命延長2~3倍。以含有氫氧化鋰的氫氧化鈉或者氫氧化鉀做電解液的鎳鎘電池非常結實,其是密封的,不會漏液。這種電池適合在極端環境中工作,例如寒冷和炎熱的天氣。該種電池可充電700~1000次,非常適合用于大電流輸出和深度放電應用。其缺點是“記憶效應”,即如果不充分放電,再充電時只能充入已經放過電的電量,電池容量變小。

二氧化碳吸收劑

氫氧化鋰固體具有多孔結構,能迅速吸收二氧化碳,可用作宇宙飛船、潛艇等乘務員的二氧化碳吸收劑。它比其它固體吸收劑具有單位重量與單位體積吸收二氧化碳能力大的特征,吸收效果最佳,溫度因素影響小,它還能在低溫(攝氏度零下十度)下使用。其能清除一些有毒氣體,如氯氣。它的吸收產物穩定。使用時不需要特別控制。氫氧化鋰是包括潛艇在內的密閉系統清除二氧化碳比較好的固體吸收劑。

氫氧化鋰實際吸收二氧化碳的效率可達90%以上。所以,每公斤氫氧化鋰至少可吸收0.8公斤二氧化碳。氫氧化鋰的吸收效率決定于環境空氣的相對濕度、溫度和二氧化碳濃度,一般情況下,需要有少量水蒸汽存在吸收二氧化碳才有效。吸收反應是不可逆的,很難再生。無水氫氧化鋰的容積重量(容重)為0.45~0.48?g/ml。

其他

氫氧化鋰還可用于制造聚合、縮合及水解催化劑,鋰鹽、鋰皂及陶瓷等,以及用于照相業作顯影劑。其用作潤滑脂添加劑時可提高耐熱性、耐水性及穩定性。氫氧化鋰在醫藥領域為鋰鹽類抗抑郁藥,用于治療躁狂性抑郁癥

制備

可由氫氧化鋇與硫酸鋰反應制得,或由鋰輝石精礦與石灰石混合磨細、高溫焙燒,再經浸出,結晶而制得。

工業上金屬鋰與水作用制得水合氫氧化鋰。

水合氫氧化鋰脫水得無水氫氧化鋰。

用碳酸鋰制備氫氧化鋰是普遍應用的工業方法。

生產情況

隨著新能源汽車產業的快速發展,作為高性能動力電池高鎳三元正極材料的核心,全球氫氧化鋰一直處于供不應求的局面。2022 年,全球鋰電池按容量加權平均價格為151美元/千瓦時,較2021年增長7%。

在中國,華東與中國西南地區為氫氧化鋰主要產區,氫氧化鋰的制備原料主要是鋰輝石。2022年,1-10月氫氧化鋰產量達到18.2萬噸。市場價格持續高位震蕩,1-10月電池級氫氧化鋰(微粉級)均價為44.5萬元/噸。根據鋰鹽行業分會統計,截至2022年底,中國主要氫氧化鋰生產企業產品總產能達30.38萬噸/年,較2021年同比增長21.33%。

2022年中國占全球氫氧化鋰出口份額的77.9%,江西省氫氧化鋰出口167.9億元,其中贛鋒鋰業是全球最大的生產商及全球第三大、中國最大的鋰化合物生產商。

2023年,中國二階材料方面,1-2月氫氧化鋰產量達4.4萬噸,市場價格從高位逐步下行,同一時間段,氫氧化鋰(微粉級)均價為47.4萬元/噸;2023年上半年氫氧化鋰產量達14萬噸,電池級氫氧化鋰(微粉級)上半年均價為36.4萬元/噸。

安全事宜

安全標識象形圖

GHS分類

毒性

大鼠吸入氫氧化鋰0.49mg/m3,每天1小時,歷時幾周,先有呼吸道刺激癥狀,其后見口、鼻流血,初5周見極度興奮,后轉入抑制。氫氧化鋰達5~55mg/m3時,對小鼠、大鼠、豚鼠和兔都具有劇烈的刺激作用,可引起鼻中隔損害。

危害

急救措施

泄漏與消防

隔離泄漏污染區,限制出入。小量泄漏:小心掃起,轉移至安全場所。大量泄漏:收集回收或運至廢物處理場所處置。滅火方法:消防人員必須穿全身耐酸堿消防服。滅火時盡可能將容器從火場移至空曠處。然后根據著火原因選擇適當滅火劑滅火。

儲存

用玻璃瓶、鐵皮罐或鐵桶盛裝,儲存于干燥清潔的倉間內。遠離火種、熱源。防止陽光直射。包裝密封。應與氧化劑、酸類、二氧化碳、食用化學品分開存放,切忌混儲。

參考資料 >

Lithium Hydroxide.pubchem.2023-12-02

2022年國內鋰鹽行業數據統計.中國無機鹽工業協會.2023-12-07

2022年1-10月全國鋰離子電池行業運行情況.中華人民共和國工業和信息化部.2023-12-08

2018年度二等獎:鋰電新材料企業以技術創新驅動的產業鏈延伸戰略實施.中華人民共和國工業和信息化部.2023-12-08

2023年1-2月全國鋰離子電池行業運行情況.中華人民共和國工業化和信息化部.2023-12-07

2023年上半年鋰離子電池行業運行情況.中華人民共和國工業和信息化部.2023-12-08

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