锂仍然是涉及能源和发电的最受欢迎的元素之一。它已经在全球范围内找到了广泛的应用,特别是在可充电电池和其他能源储存用途,如电池电站。但是,锂到底是由什么构成的,使其得到如此广泛的应用,哪种元素具有与锂类似的特性,可以用来替代?在这篇文章中,我们将从基础层面来了解锂,强调其特性、应用和全球需求。
锂是由什么组成的
锂(Li)是一种银白色的金属元素,质地柔软,可以用刀切割。锂作为周期表上的第三种元素存在,一般来说,它本身是一种非常独特的元素。它由两种稳定的同位素组成,即锂-7和锂-6,前者占锂的自然丰度的92%以上。
虽然在电池制造中是一种比较流行的元素,但锂并不是天然存在的,只在火成岩和天然矿物的矿床中以与其他元素混合的形式出现。已知有超过150种矿物含有锂,其中包括闪石、鳞片石和长石。
锂的特性有哪些
锂的一些独特性质包括:
● 锂是世界上最轻和密度最小的固体金属,在其金属形态下具有银白色的颜色。
● 锂的熔点相对较低,为180.5℃,沸点很高,为1342℃。
● 锂的密度很低,几乎是水的一半,这意味着在非活性条件下,它可以漂浮在水面上。
● 锂与水有很强的反应性,并且具有很强的腐蚀性,这就是为什么它在开采、提取和生产过程中需要特殊处理的原因。
● 尽管锂的颜色是银白色的,但它在火焰中燃烧时却是红色或深红色的。
● 锂还具有高比热和高导热性,这使得它易燃。
锂材料的应用
由于锂的一些特殊性能,它的应用范围很广,其中一些包括:
● 锂具有显著的电化学潜力,这使得它适合作为制造锂电池的阳极。由于锂离子的优良特性,许多应用场景使用锂电池替代铅酸。
● 锂可以被制造成氢氧化锂化合物,然后作为抗抑郁剂用于医学,也可用于制陶业,特别是用于瓷器产品。
● 锂可以作为氯化锂的化合物与溴一起使用,形成浓缩的盐水。这种混合物具有独特的吸湿性能,然后被用于制造空调系统。
● 锂也被用作硬脂酸盐,是润滑油脂中常见的重要增稠剂。
● 锂也被用作所需的添加剂,以提高黄铜焊接和自生焊接工具的性能。
● 锂被用于各种传热应用,最常见于耐热陶瓷和玻璃制品的生产。
哪种元素具有与锂类似的特性
由于其独特的属性,必须注意哪些元素与锂有类似的属性。与锂有类似性质的最常见元素是钠,另一种碱金属。这主要是因为它们在元素周期表中属于同一组,这意味着它们表现出类似的性质。众所周知,钠的用途与锂相似,最常见的是在可充电电池和储能应用中用作电化学电池。
注意到哪种元素具有与锂相似的特性,还应该注意到,钠的密度明显高于锂,这意味着钠在电池应用中的能量密度比锂低得多。从本质上讲,1公斤的锂,将比1公斤的钠储存更多的能量/电力。
锂和钠有什么相似之处
关于哪种元素具有与锂相似的特性,有人说是钠,它们之间有一些相似之处。首先,锂和钠都在周期表的同一组中,并且都在外壳上只有一个电子,这意味着相同的价位。它们在自然状态下都是不稳定的,需要与其他元素形成化合物。它们在与水混合时也都会发生剧烈的反应,最终产品是氢气。
是否有锂的替代品
锂是相当独特的,虽然没有完美的替代品,但像钠这样的元素已经被替换使用。这是因为钠在地球上比锂更丰富,数量更大。钠可以很容易地从海水中提取,在这个过程中可以制造出清洁的饮用水。钠被用作电池中锂的替代品的另一个原因是,它不需要使用昂贵的钴,而是可以简单地用廉价的锰和铁来代替。
虽然成本低,但并不意味着可以取代锂离子电池的技术优势,而且市场无法达到大规模供需的状态,无法大规模生产。如果你想了解之前两种元素电池的详细对比信息,可以点击锂离子电池与钠离子电池参考。因此,钠离子电池在短期内很难取代锂离子电池。
常见问题
锂离子电池中的锂能否被回收?
事实上,电池废料是锂电池原材料供应的另一个重要来源。经过回收,可以产生更大的经济效益,锂的价值是显而易见的。如果进一步提高锂的回收率,将获得更高收益。
这个过程是由专业的、经过认证的锂电池回收工厂进行的,不应该在没有监督的情况下尝试。特别是通过拆解废弃的新能源汽车,回收电池,可以避免环境污染,同时提高电池利用效率,创造新的利润空间,降低新能源汽车的成本。
锂资源的需求和锂为何如此受欢迎
在过去的几年里,锂的需求一直在稳步上升,并且在可预见的未来将继续增加。这主要是因为需要用锂来制造电动汽车和车辆的电池,以及其他消费电子产品的需求增加。
随着汽车制造商从化石燃料转向电池驱动的汽车,对锂电池的需求将继续成倍增长。事实上,据统计,到2030年,锂电池将占到电动汽车和消费电子产品的80%以上。在过去的几年里,锂的产量已经翻了一番,预计接下来几年,锂的产量将继续大幅增加。
哪个国家的锂资源丰富
智利目前拥有世界上最大的锂储量,超过800万吨。但中国控制着全球80%以上的锂提炼和生产能力。这就是为什么锂电芯、锂电池等锂产品的大部分制造商都在中国的原因。