寻电之路纪实走访:历时6个月,追溯电池的全生命周期

姚嘉
2019-11-04 01:13 /浏览

中国锂资源产业的艰难之路

   中国在青海、西藏以及内蒙古地区均有不同密度的盐湖群,而青海省资源最为丰富,境内分布着上百个大大小小的盐湖,主要集中分布于柴达木盆地中南部的大柴旦、格尔木地区及东部乌兰县境内。青海盐湖中的钾、镁、锂、硼等矿产资源非常丰富,但在中国发起新能源产业前,青海盐湖在电池级锂元素提取技术上还处于“空白”的状态。

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   虽然锂资源一直以来都是我国盐湖资源丰产元素之一,但在大力推进新能源产业之前,中国盐湖提锂技术仅能达到工业级材料标准,掌握的提取和生产技术无法达到“电池级碳酸锂”的要求。同时此前由于本土市场需求量低(电池生产企业产能小),即便拥有丰富的盐湖资源,需求也不足以支撑起一条完整的电池原材料生产体系。

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    在中国发展新能源产业后,电池原材料下游产业的快速扩张对于锂资源产业进行了强大刺激,坐拥丰富盐湖资源的青海政府也意识到:传统盐湖产业必须升级,中国要有自己的“电池级锂产业”。

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    节目组驱车300公里从格尔木市前往到深处无人区中心的中国青海锂资源公司,这家公司是中国目前新一批“电池级碳酸锂”原材料生产企业之一,厂址位于青海省吉乃尔湖盐湖群周围。除了身处人迹罕见的无人区外,地质条件差,风沙气候严重,由于盐湖密集,该地区土壤盐分含量较高,多数植被难以生存,而唯一的交通途径就是G315国道西莎线。

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    新能源产业在对电池原材料的需求上 ,激发了传统盐湖企业的升级,但升级不仅仅是在技术上。新的厂址投建、设备引进以及技术人员的培养都是困难的。在我们达到厂区后,晚餐时工作人员介绍,在建厂时,最初的开荒团队都是携家带口一起来,工人建厂,妻子做饭,所有的物资都要一次性带足,因为一呆可能就是几个月甚至半年。

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    最新的盐湖提锂生产技术自动化率较高,多数员工的工作范围是化学测试以及设备监控。厂区领导表示,中国目前在这个领域的技术人才并不算多,传统盐湖化工行业的从业者也需要一定时间的培训上岗。以目前锂产业发展的条件来看,年轻人才的流动性还是很高的。

    就像开发新能源产业一样,打造一套全新标准化的“电池级锂产业”几乎要重头开始。盐湖选定,盐池分割,提锂晾晒,原液运输,原液储存,最终生产为符合动力电池要求的碳酸锂材料。而光从提锂晾晒到原液成品这一步,就需要一年半的时间。

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    我国西藏盐湖的锂含量品质较高于青海地区,最具开发价值,但开发难度也更大(海拔、交通以及其它配套基建等)。西藏盐湖卤水以锂、硼含量高为基本特征,显著特点是卤水的镁/锂值较低,甚至几乎不含Mg2+(镁阳离子),卤水单纯经过蒸发即可得到品质较好的碳酸锂。

    青海省虽然盐湖密集,但符合提取高标准“电池级锂材料”的盐湖主要集中在柴达木盆地附近,已经探明的33个盐湖中,锂资源储量达到了1396.77万吨。但储量大的背后,盐湖卤水内镁锂比例过大,锂离子浓度过低,极大加剧了提取的难度。这也是为何青海锂资源将厂址设在了无人区吉乃尔湖盐湖群附近的原因,这片盐湖虽然锂储量不高,但镁锂比例很小,只有18:1,非常适合做电池级碳酸锂材料的提取。

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    盐湖选址完毕算是完成了第一步的工作,第二步就是对盐湖进行分拆隔离,方法很简单,就是将一整个盐湖用盐粒渣土隔离成盐田,隔离后,每个区域负责不同晾晒工作。原盐水也将经过四步晾晒过程,成为最终可生产碳酸锂的“老卤水”。

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    吉乃尔湖盐湖群属于硫酸镁亚型的卤水,是青海盐湖中锂浓度最高的一个盐湖,可开采储量核定244万吨锂资源,卤水锂浓度平均超过0.4g/L,钾超过10克/L,支持每年生产4万吨碳酸锂的持续可开采规模。

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    青海锂资源公司目前采用称为“离子选择性迁移”的盐湖镁锂分离技术。盐湖提锂第一步是先提取盐湖中沉淀的深层卤水,然后经过第一个隔离池进行“脱氯化钠”,然后在隔离池中等待钾饱和,这个周期需要3-4个月的时间。硫酸镁亚型的卤水在晾晒过程中会析出两种固体矿,一种是软钾镁矾矿,所以在提锂过程中,也能够顺便生产其他类型的原材料。

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    脱钠结束后,卤水进入到第二个隔离池,在这里卤水继续进行晾晒,最终解析出硫酸钾与硫酸镁。而继续在池内等待镁饱和以后,卤水将分流到第三个隔离池中,进行最后一步:脱氯化镁。

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目录
1 /中国传统能源现状 2 /“电”依然来自于“煤” 3 /锂离子动力电池的重要位置 4 /青海无人区内的白色油田 5 /正极材料,电池产业的基石 6 /安全从电芯打造就开始了 7 /电池成包安全如何保障? 8 /电气化发展给动力电池厂、车企带来什么挑战? 9 /先需弄清楚为什么要回收动力电池? 10 /从整车报废到电池拆解回收是怎样过程? 11 /动力电池回收过程中有哪些难题?