锂是地球上最轻的金属,是智能手、笔记本电脑和电动汽车上锂二次电的核心材料,目前锂的生产主要是通过盐湖和矿石提取利用,尽管盐湖中锂分布广泛,但是从中提取锂则需要耗大量的时间,经济性不足。
全球电池用碳酸锂需求在2002 为6000吨,2015年增至6.6万吨,计2025年增至18万吨。由于二次电池需求的暴增,韩国碳酸锂市场也持续增长,根据韩国贸易协会的统计数据显示,市场规模在2010年为149万吨,2011年为11.106万吨,12年为13.377万吨,2013年为12.891万吨,2014年为14.981万吨,15年为20万吨,预计2020年将增至40-50万吨。
为此,韩国钢铁企业浦项制铁公司(POSCO) -直致力于开发效率更高的锂生产技术,2010年首次利用化学反应成功开发出锂直接提取技术,2011年浦项工业科学研究院(RIST) 在韩国国内构建了年产2吨的试验设备,并顺利投产,2013年在智利Mari- cunga盐湖建立了试验工厂,2015年年产200吨的工厂在阿根廷Cauchari 盐湖实现了商业生产,目前正在进行放大试验研究,技术实力得到了显著提升。
现有的自然蒸发锂提取方法耗时通常在12~18个月,POSCO开发的钮直接提取技术通过化学反应从盐水中提取磷酸锂,然后转化成高纯度碳酸锂,工艺周期最短8小时,最长1个月,无需较大面积的蒸发池,几乎不受气候变化的影响,而且提取时,锂的损失量很少,因此,仅需少量的盐水就可以得到与现有工艺相同量的锂,是一项兼具经济性和环保性的技术。锂回收率从30%~40%提高到80%以上,经济性突出,锂纯度可提至99.9%以上,同时还可以生产氢氧化锂和氢氧化钙等产品。与锂提取技术相关的专利在全球的申请量已经超过了100件。
时隔7年,2017年2月PosLX (POSCO Lithium Extraction)工厂在光阳钢铁厂内落成,在韩国最早实现碳酸锂的批量生产,年产能2500吨,可生产约7000万个笔记本电脑的锂二次电池,未来计划扩产至4万吨。光阳PosLX工厂的碳酸锂产品主要向二次电池阳极材料制造企业POSCO-ESM公司、二次电池制造企业LG化学和三星SDI公司供货。此前,这些客户主要依靠从国外进口原料,今后将直接从韩国本土采购。
值得一提的是,PosLX工厂采用的磷酸锂原料是从废弃的二次电池中回收的,解决了环境问题,2017年1 月磷酸锂首次生产的碳酸锂通过了试验评价,粒度、纯度、充电及放电效果和电池容量等质量标准达到了与现有产品相同的水平。今后,POSCO还将通过保护海外盐湖资源自主生产磷酸锂原料。与此同时,鉴于锂的全球需求一直热度不减,对含锂盐湖的竞争也日趋激烈,POSCO 一直致力于确保南美地区的盐湖资源。