碳酸锂碳化提纯设备工作原理详解：从粗锂到电池级产品的关键技术路径

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将粗碳酸锂提纯至电池级（纯度≥99.5%）是锂电材料生产的关键环节。传统的苛化法工艺复杂、成本高、污染大。近年来，碳酸锂碳化提纯技术因其流程短、能耗低、环保性好、产品品质优等优势，已成为主流的提纯方法。其核心设备是碳化反应器，通过独特的物理化学过程实现*提纯。

以下是对碳酸锂碳化提纯设备工作原理的详细解读，揭示从粗锂到电池级产品的关键技术路径。

一、 技术背景：粗碳酸锂的杂质与挑战

• 来源：粗碳酸锂通常由盐湖卤水或锂辉石提锂得到，含有多种杂质。
• 主要杂质：
  • 金属离子：Na?, K?, Ca²?, Mg²?, Fe³?, Al³?, Cu²?, Zn²?, Ni²?等。
  • 阴离子：Cl?, SO?²?等。
  • 不溶物：硅酸盐、铁铝氧化物等。
• 挑战：这些杂质，尤其是Na?、K?、Ca²?、Mg²?、Fe等，会严重影响锂电池的循环寿命、安全性和电化学性能。传统方法难以*、低成本地去除。

二、 碳化提纯的核心原理：利用溶解度的巨大差异

碳化提纯技术的科学基础是碳酸锂在水中溶解度极低，而其酸式盐——碳酸氢锂（LiHCO?）在水中溶解度极高。

• 关键反应：

  1. 碳化溶解：向粗碳酸锂浆料中通入CO?气体，发生反应生成可溶的碳酸氢锂。 Li?CO?(s) + CO?(g) + H?O(l) ? 2LiHCO?(aq)
  2. 热解结晶：将含LiHCO?的溶液加热，反应逆向进行，析出高纯度的碳酸锂晶体。 2LiHCO?(aq) → Li?CO?(s) + CO?(g) + H?O(l)

• 提纯机制：

  • 在碳化溶解阶段，大部分杂质离子（Na?, K?, Ca²?, Mg²?, Cl?, SO?²?等）无法形成稳定的酸式盐，或者其酸式盐溶解度也高，因此它们会留在溶液中，与溶解的LiHCO?一同进入液相。
  • 在热解结晶阶段，只有Li?和HCO??会重新结合成Li?CO?晶体析出。由于新析出的晶体生长环境纯净，杂质离子难以进入晶格，从而实现了