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据“锂”力争

来源:中国地质调查局西安矿产资源调查中心   作者:钱建利   发布时间:2024-01-05   点击量:

       近年来,战略性矿产资源对保障我国经济安全、战略性新兴产业发展等方面具有重要作用。尤其随着能源结构加速转型,新能源汽车急速增长,储能电池成为了保证新能源汽车稳定发展的关键。而锂作为制造锂电池的核心原材料,在电动汽车、工业储能等方面的应用为传统能源与新兴能源搭建起了转换的“桥梁”。
 
一、锂的“前生今世”
 
       锂,化学符号是Li,是由瑞典科学家阿尔费德在1817年分析研究透锂长石时首次发现,是自然界中最轻的金属元素,在化学元素周期表中位于第1周期、第IA族,原子密度为0.534g/cm3 ,熔点为180.54℃,沸点为1347℃。
 
       锂在干燥空气中呈银白色,常形成氧化物并赋存于硅酸盐类矿物中,主要聚集于岩浆结晶分异晚期的伟晶作用阶段和气成热液阶段,尤其是在伟晶作用晚期,常形成有价值的伟晶岩型锂矿床。
                     
                                                                               伟晶岩型锂辉石
 
二、锂矿的“出生过程”
 
       世界上锂矿主要赋存在盐湖卤水中,占到已探明锂矿储量的70%-90%。那么盐湖卤水型锂矿到底是怎么形成的呢?日复一日,年复一年,岩石中的矿物质不断被流水所溶解,在干旱的内陆高原,找不到流向大海出路的河水只能在洼地里积水成湖,湖水经过蒸发浓缩,将水中携带的微量盐分留在了湖里,经过漫长的岁月,湖水中盐分浓度越来越高,直至饱和析出,就形成了盐湖。当注入盐湖的河水流经含有锂的岩石时,会将锂带入盐湖中,经过几个数量级的富集积累,这座盐湖就会成为珍贵的锂矿。
                               
                                                             盐湖卤水型锂矿成矿示意图(据刘成林等发表学术论文修改)
 
三、锂矿的“应用天地”
 
1.金属界中的“多面手”
 
       锂主要应用在电池、润滑脂、玻璃陶瓷、航空航天等领域。据美国地质调查局最新发布的报告显示,锂的终端消费市场为:电池74%,陶瓷和玻璃14%,润滑脂3%,连铸型助熔剂粉末2%,聚合物产品2%,空气处理1%,其他用途4%。
                                                                  
                                                                         锂的终端消费市场估计分布占比
 
2.新能源汽车的“石油”
 
       世界上大多数的新能源汽车都使用的是锂电池。锂主要以化合物和金属形式应用于电池。比如氯化锂、碳酸锂、氢氧化锂主要应用在锂电池材料中,钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等主要应用在锂电池正极、负极、电解液材料中,金属锂主要应用在锂电池负极材料中。
 
                                   
 
                                                                          锂电池(引自https://cn.bing.com/images/)
 
3.航空航天领域未来的“动力”
 
       锂被公认为未来动力能源的发展方向。锂及其化合物形成的高能燃料,具有燃烧温度高、速度快等特点,所以将来可以考虑用锂或锂的化合物制成固体燃料当作固体推进剂,用作宇宙飞船、火箭等飞行器的推动力。
 
四、锂矿的“国际地位”
 
       国家能源资源安全、产业安全、战略性新兴产业跨越式发展等重大战略对锂矿资源提出了新的需求。根据统计数据,2021年我国进口锂资源5.18万吨,来自澳大利亚3.9万吨,对外依存度高达67%。因此,在新一轮找矿突破战略行动中,已经把锂矿作为优先的紧缺战略性矿种。根据美国地质调查局公布的最新50种关键矿产目录,锂矿仍然是“关键矿产目录”中的“老成员”。
 
       显而易见,锂作为21世纪的能源金属,是保证我国能源资源安全的关键矿产和战略资源。随着百年未有之大变局加速演进和地缘政治持续动荡,锂的战略意义将进一步提升,我们一定要据“锂”力争。
 
(2023年地球科学科普作品大赛优秀作品)