電池材料である炭酸リチウムと水酸化リチウムの違い

炭酸リチウムそして水酸化リチウム どちらも電池の原料です。市場では、炭酸リチウムと水酸化リチウムの価格は基本的に連動して上下しています。この2つの材料の違いは何でしょうか？

1. 準備プロセス

どちらもスポジュメンから抽出可能であり、コスト差はそれほど大きくありませんが、両者を相互に変換する場合には追加のコストと設備が必要となり、コストパフォーマンスは高くありません。

異なる技術ルート。炭酸リチウムの製造は主に硫酸法を採用しており、硫酸とスポジュメンを反応させて硫酸リチウムを得、得られた硫酸リチウム溶液に炭酸ナトリウムを加え、分離・乾燥することで炭酸リチウムを調製します。

水酸化リチウムの製造は主にアルカリ法、すなわちスポジュメンと水酸化カルシウムを焙焼して製造されますが、一部ではいわゆる炭酸ナトリウム加圧法、すなわちリチウム含有溶液を調製し、次にその溶液に石灰を加えて水酸化リチウムを調製する方法も採用されています。つまり、スポジュメンは炭酸リチウムと水酸化リチウムの両方の製造に使用できますが、製造工程が異なり、設備を共有できないため、コストに大きな差はありません。また、塩湖の塩水から水酸化リチウムを製造するコストは、炭酸リチウムを製造するコストよりもはるかに高くなります。

炭酸リチウムを水酸化リチウムに変換する技術的な難易度は低いですが、コストと建設期間は比較的面倒です。炭酸リチウムから水酸化リチウムを製造するには、苛性化法が使用されます。水酸化リチウムは、炭酸リチウムで水酸化カルシウムを反応させることで生成されます。このプロセスは比較的洗練されていますが、特別な生産ラインを構築する必要があります。減価償却などを考慮しない場合、1トンあたりの生産コストは少なくとも6,000元です。環境影響評価などの要素を考慮すると、建設期間は少なくとも1〜2年です。炭酸リチウムの価格が水酸化リチウムの価格よりも高い場合、炭酸リチウム苛性化法は、水酸化リチウムをさらに生産せずに炭酸リチウムを直接販売します。

水酸化リチウムから炭酸リチウムを製造する方が簡単ですが、追加のコストがかかります。水酸化リチウム溶液に二酸化炭素を加えることで炭酸リチウム溶液を得、その後、分離・沈殿・乾燥することで炭酸リチウムを得ることができます。このプロセスも同様に特別な生産ラインの構築が必要であり、追加のコストもかかります。2. 応用分野の観点から見ると、高ニッケル三元系電池ではより低い焼結温度が求められるため、水酸化リチウムは高ニッケル三元系材料の製造に不可欠なリチウム塩となっています。また、水熱法によるリン酸鉄リチウム（LFP）製品の製造にも水酸化リチウムが必要です。

NCAとNCM811にはバッテリーグレードの水酸化リチウムを使用する必要がありますが、NCM622とNCM523には水酸化リチウムまたは炭酸リチウムのいずれかを使用できます。一般的に、水酸化リチウムを使用した製品の方が性能が優れています。

具体的には、焼結温度：シリーズ8以上の三元系正極材料の焼結温度は通常低い。炭酸リチウムをリチウム源として使用すると、焼成温度不足、正極表面の遊離リチウム過剰、アルカリ性過多、湿度に対する感受性増加などにより、分解が不完全になりやすい。そのため、高ニッケル三元系正極では、リチウム源として水酸化リチウムが一般的に使用される。

放電容量/タップ密度：リチウム源材料として水酸化リチウムを使用することで、初回放電容量が172mAh/gと高く、タップ密度が向上し、充放電性能が向上します。

一貫性: 水酸化リチウムは炭酸リチウムに比べて安定性と一貫性に優れており、高級正極材料に適しています。

サイクル寿命: リチウム源として水酸化リチウムを使用して製造された三元材料の粒子はより均一であり、三元材料のサイクル寿命を大幅に向上させることができます。