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碳酸鋰碳化提純設備工作原理詳解：從粗鋰到電池級產品的關鍵技術路徑

來源：石家莊鼎威化工裝備工程股份有限公司 時間：

將粗碳酸鋰提純至電池級（純度≥99.5%）是鋰電材料生產的關鍵環節。傳統的苛化法工藝復雜、成本高、污染大。近年來，碳酸鋰碳化提純技術因其流程短、能耗低、環保性好、產品品質優等優勢，已成為主流的提純方法。其核心設備是碳化反應器，通過獨特的物理化學過程實現*提純。

以下是對碳酸鋰碳化提純設備工作原理的詳細解讀，揭示從粗鋰到電池級產品的關鍵技術路徑。

一、 技術背景：粗碳酸鋰的雜質與挑戰

• 來源：粗碳酸鋰通常由鹽湖鹵水或鋰輝石提鋰得到，含有多種雜質。
• 主要雜質：
  • 金屬離子：Na?, K?, Ca²?, Mg²?, Fe³?, Al³?, Cu²?, Zn²?, Ni²?等。
  • 陰離子：Cl?, SO?²?等。
  • 不溶物：硅酸鹽、鐵鋁氧化物等。
• 挑戰：這些雜質，尤其是Na?、K?、Ca²?、Mg²?、Fe等，會嚴重影響鋰電池的循環壽命、安全性和電化學性能。傳統方法難以*、低成本地去除。

二、 碳化提純的核心原理：利用溶解度的巨大差異

碳化提純技術的科學基礎是碳酸鋰在水中溶解度極低，而其酸式鹽——碳酸氫鋰（LiHCO?）在水中溶解度極高。

• 關鍵反應：

  1. 碳化溶解：向粗碳酸鋰漿料中通入CO?氣體，發生反應生成可溶的碳酸氫鋰。 Li?CO?(s) + CO?(g) + H?O(l) ? 2LiHCO?(aq)
  2. 熱解結晶：將含LiHCO?的溶液加熱，反應逆向進行，析出高純度的碳酸鋰晶體。 2LiHCO?(aq) → Li?CO?(s) + CO?(g) + H?O(l)

• 提純機制：

  • 在碳化溶解階段，大部分雜質離子（Na?, K?, Ca²?, Mg²?, Cl?, SO?²?等）無法形成穩定的酸式鹽，或者其酸式鹽溶解度也高，因此它們會留在溶液中，與溶解的LiHCO?一同進入液相。
  • 在熱解結晶階段，只有Li?和HCO??會重新結合成Li?CO?晶體析出。由于新析出的晶體生長環境純凈，雜質離子難以進入晶格，從而實現了