هیدروکسید لیتیوم

هیدروکسید لیتیوم چیست؟

هیدروکسید لیتیوم (LiOH) یک ترکیب شیمیایی قلیایی و معدنی است که از واکنش لیتیوم با آب یا ترکیبات لیتیوم‌دار با بازها به دست می‌آید. این ماده به صورت جامدی سفیدرنگ و کریستالی بوده و به دلیل خاصیت باز قوی، توانایی حل کردن در آب و الکل را دارد.

هیدروکسید لیتیوم بیشتر در صنایع باتری‌سازی، به ویژه باتری‌های لیتیوم - یونی، مورد استفاده قرار می‌گیرد زیرا نقش مهمی در تولید کاتد این باتری‌ها دارد. علاوه بر آن، در تولید گریس‌های مقاوم در برابر حرارت، به عنوان جاذب دی‌اکسید کربن در زیردریایی‌ها و فضاپیماها و نیز در صنعت سرامیک و شیشه‌سازی کاربرد دارد.

خواص و ویژگی‌های هیدروکسید لیتیوم

هیدروکسید لیتیوم یکی از مهم‌ترین ترکیبات قلیایی گروه فلزات قلیایی سبک است که به دلیل ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی منحصر‌به‌فرد، جایگاه ویژه‌ای در صنایع نوین پیدا کرده است. این ماده علاوه بر نقش کلیدی در توسعه باتری‌های نسل جدید، در بسیاری از فرآیندهای صنعتی که نیازمند باز قوی، پایدار و کارآمد هستند، استفاده می‌شود.

ساختار و ترکیب شیمیایی

فرمول شیمیایی هیدروکسید لیتیوم LiOH است و از یک کاتیون لیتیوم و یک آنیون هیدروکسید تشکیل شده است. پیوند یونی موجود در این ترکیب باعث پایداری نسبی و رفتار باز قوی آن می‌شود. این ترکیب هم به صورت بی‌آب و هم به شکل مونوهیدرات وجود دارد که هرکدام خواص متفاوتی دارند.

خواص فیزیکی

هیدروکسید لیتیوم جامدی سفید و کریستالی است که جرم مولی آن حدود 23.95 گرم بر مول می‌باشد. چگالی LiOH بی‌آب نزدیک به 1.46 گرم بر سانتی‌متر مکعب و نقطه ذوب آن حدود 462 درجه سلسیوس است. این ماده در آب و الکل به خوبی حل می‌شود و محلولی قوی و قلیایی ایجاد می‌کند. توانایی تحمل دماهای بالا بدون تجزیه سریع، آن را برای کاربردهای حرارتی ارزشمند می‌سازد.

خواص شیمیایی

به عنوان یک باز قوی، هیدروکسید لیتیوم در واکنش با اسیدها به سرعت نمک‌های لیتیومی و آب تولید می‌کند. یکی از ویژگی‌های مهم آن واکنش‌پذیری بالا با دی‌اکسید کربن است که موجب تشکیل کربنات لیتیوم می‌شود. همچنین در واکنش‌های سنتز شیمیایی، به عنوان کاتالیست یا عامل قلیایی عمل می‌کند. خورندگی بالای این ماده نیازمند استفاده از تجهیزات مقاوم در هنگام کار است.

پایداری و ایمنی

LiOH به نسبت پایدار است اما در معرض هوا به‌سرعت رطوبت جذب می‌کند و تمایل شدیدی به کربناته شدن دارد. این ماده خاصیت خورندگی بالایی دارد و می‌تواند باعث سوختگی‌های جدی در تماس با پوست و چشم شود. همچنین استنشاق بخارات یا گرد آن برای دستگاه تنفسی خطرناک است. رعایت اصول ایمنی و استفاده از تجهیزات حفاظتی در هنگام کار با این ترکیب الزامی است.

ویژگی‌های صنعتی و عملکردی

کاربرد اصلی هیدروکسید لیتیوم در تولید کاتدهای باتری‌های لیتیوم-یونی است، زیرا این ترکیب در بهبود ظرفیت و پایداری الکتروشیمیایی نقش دارد. در صنایع روانکارها، به ویژه گریس‌های مقاوم در دما و فشار بالا، LiOH به عنوان یک جزء کلیدی استفاده می‌شود. همچنین به دلیل واکنش سریع با CO₂، در سامانه‌های تصفیه هوا مانند زیردریایی‌ها و فضاپیماها نقش حیاتی دارد. در صنایع شیشه و سرامیک نیز برای بهبود مقاومت حرارتی و مکانیکی محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربردهای هیدروکسید لیتیوم

هیدروکسید لیتیوم به دلیل خواص قلیایی قوی، پایداری حرارتی و واکنش‌پذیری ویژه با دی‌اکسید کربن، در صنایع مختلفی جایگاه کاربردی پیدا کرده است. این ترکیب نه تنها در حوزه انرژی‌های نوین و باتری‌های پیشرفته نقش کلیدی دارد، بلکه در روانکاری صنعتی، تصفیه هوا و تولید مواد شیمیایی نیز به کار می‌رود.

کاربردهای این ماده بسیار گسترده است:

• تولید کاتد در باتری‌های لیتیوم - یونی با چگالی انرژی بالا
• ساخت گریس‌ها و روانکارهای مقاوم به حرارت و فشار در صنایع خودروسازی و هوافضا
• استفاده به عنوان جاذب دی‌اکسید کربن در زیردریایی‌ها و فضاپیماها
• نقش در صنایع شیشه و سرامیک برای بهبود مقاومت مکانیکی و حرارتی محصولات
• کاربرد در فرآیندهای سنتز شیمیایی به عنوان باز قوی و کاتالیست
• استفاده در تصفیه آب و گازها به دلیل خاصیت واکنش‌پذیری با ناخالصی‌ها
• تهیه برخی ترکیبات لیتیومی دیگر مانند کربنات لیتیوم برای مصارف دارویی و صنعتی

قیمت هیدروکسید لیتیوم

قیمت هیدروکسید لیتیوم تحت تأثیر یک سری عوامل فنی، اقتصادی و بازار قرار دارد و معمولاً بر حسب دلار برای هر تن متریک یا به صورت قیمت به ازای کیلوگرم بیان می‌شود.

• تولید مواد اولیه:قیمت سنگ معدن لیتیوم (یا لیتیم خام) در استخراج، فرآوری و تبدیل آن به LiOH تأثیر مستقیمی دارد؛ هرچه هزینه استخراج یا خلوص اولیه بالاتر باشد، هزینه نهایی LiOH خصوصاً برای درجه باتری (battery-grade) بیشتر خواهد بود.
• درجه خلوص و کیفیت محصول: LiOH با خلوص بالا (مثلاً ≥ ۵۶٫۵٪ LiOH برای باتری) نیاز به مراحل تصفیه و کنترل شدیدتری دارد که هزینه‌ها را افزایش می‌دهد؛ در مقابل نوع صنعتی یا فنی با خلوص پایین‌تر ارزان‌تر است.
• هزینه انرژی و فرآوری: تولید LiOH نیازمند مصرف انرژی زیاد در فرآیندها مثل گرما، تبخیر، پمپاژ و تجهیزات صنعتی است؛ قیمت برق، گاز، سوخت یا بخار در منطقه تولید و بازده فرآوری تأثیری بزرگ دارد.
• هزینه حمل‌ونقل و لجستیک: هزینه‌های حمل‌ونقل از معدن به کارخانه، سپس به مشتری نهایی، شامل هزینه بسته‌بندی، بیمه، حمل دریایی یا زمینی، واردات/صادرات و عوارض گمرکی، همه بر قیمت تمام‌شده مؤثرند.
• قراردادهای بلندمدت در مقابل قیمت نقطه‌ای (Spot): مشتریان بزرگ بیشتر از طریق قراردادهای بلندمدت خرید می‌کنند که قیمت توافقی معمولاً پایین‌تر و ثابت‌تر از قیمت بازار آزاد است؛ در حالی که خرید Spot تابع نوسانات سریع‌تر عرضه و تقاضا است و معمولاً قیمت بیشتری دارد در دوره‌های کمبود.

انواع درصدها و غلظت‌های هیدروکسید لیتیوم

هیدروکسید لیتیوم بسته به نوع مصرف و نیاز صنعتی در غلظت‌ها و درصدهای متفاوتی تولید و عرضه می‌شود. این غلظت‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت عملکرد، ایمنی کاربری و هزینه نهایی فرآیند دارند. صنایع مختلف، از تولید باتری تا روانکار و تصفیه هوا، هرکدام به درصد خاصی از این ماده نیازمندند تا بهترین بازدهی حاصل شود.

هیدروکسید لیتیوم جامد (بی‌آب و مونوهیدرات)

در حالت جامد، این ترکیب به دو شکل بی‌آب و مونوهیدرات عرضه می‌شود. نوع بی‌آب خلوص بالاتری دارد و بیشتر در صنایع پیشرفته مانند باتری‌سازی کاربرد دارد، در حالی‌که مونوهیدرات در فرآیندهای عمومی‌تر شیمیایی یا روانکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. درصد خلوص در این حالت معمولاً بیش از 98 درصد است.

محلول هیدروکسید لیتیوم با غلظت پایین (کمتر از 10 درصد)

این نوع بیشتر در کاربردهای آزمایشگاهی و فرآیندهای کنترل‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل غلظت پایین، خورندگی کمتری داشته و حمل‌ونقل و کاربری آن ایمن‌تر است. همچنین برای واکنش‌هایی که نیازمند محیط قلیایی ملایم هستند مناسب است.

محلول هیدروکسید لیتیوم با غلظت متوسط (10 تا 30 درصد)

این غلظت پرکاربردترین شکل محلول هیدروکسید لیتیوم در صنعت است. در این محدوده، ترکیب تعادلی میان قدرت واکنش‌پذیری و ایمنی ایجاد می‌کند. بیشترین مصرف آن در تولید گریس‌های مقاوم و برخی کاربردهای تصفیه‌ای دیده می‌شود.

محلول هیدروکسید لیتیوم با غلظت بالا (30 تا 50 درصد)

دسته مذکور به دلیل قدرت خورندگی شدید نیازمند شرایط ایمنی ویژه در نگهداری و کاربری است. بیشترین کاربرد آن در صنایع باتری‌سازی و تولید مواد لیتیومی با خلوص بالا دیده می‌شود. در این سطح غلظت، سرعت واکنش با CO₂ و دیگر ترکیبات اسیدی بسیار بالاست و به همین دلیل در سامانه‌های جذب گاز نیز به کار گرفته می‌شود.

هیدروکسید لیتیوم فوق خالص (Battery Grade)

این نوع با خلوص بالاتر از 99.5 درصد، به طور اختصاصی برای تولید کاتد باتری‌های لیتیوم-یونی طراحی شده است. وجود هرگونه ناخالصی در این سطح می‌تواند عملکرد الکتروشیمیایی باتری را مختل کند، بنابراین کنترل کیفی آن بسیار سخت‌گیرانه انجام می‌شود. این شکل از هیدروکسید لیتیوم ارزشمندترین نوع از نظر اقتصادی محسوب می‌شود.

حمل و نگهداری هیدروکسید لیتیوم

در زمان حمل‌ونقل، باید در ظروف مقاوم به خوردگی مانند بشکه‌های فولادی با پوشش داخلی مناسب یا مخازن پلی‌اتیلنی بسته‌بندی شود و از تماس مستقیم با رطوبت، باران یا هوای مرطوب جلوگیری گردد، زیرا به سرعت با آب و دی‌اکسید کربن واکنش داده و کربنات لیتیوم تولید می‌کند. نگهداری آن باید در محیطی خشک، خنک و دارای تهویه مناسب انجام گیرد و ظروف نگهداری به‌طور کامل دربسته باشند تا از جذب رطوبت جلوگیری شود. در حین بارگیری و تخلیه نیز استفاده از تجهیزات حفاظت فردی شامل دستکش ضدخورندگی، عینک ایمنی و ماسک ضروری است. همچنین برای پیشگیری از خطرات احتمالی، این ماده نباید در مجاورت اسیدها یا مواد ناسازگار ذخیره شود و همواره باید دستورالعمل‌های بین‌المللی حمل مواد شیمیایی خطرناک (مانند مقررات IMDG و IATA) در جابه‌جایی آن رعایت گردد.

قیمت و خرید هیدروکسید لیتیوم

هیدروکسید لیتیوم به طور گسترده خریداری می‌شود زیرا یک ماده کلیدی در صنایع پیشرفته، به‌ویژه در حوزه انرژی و روان‌کاری صنعتی است. مهم‌ترین دلیل تقاضای آن، استفاده در تولید باتری‌های لیتیوم - یونی است؛ زیرا این ترکیب منبع اصلی لیتیوم برای سنتز کاتدهای با ظرفیت بالا مانند لیتیوم کبالت اکسید و لیتیوم نیکل منگنز کبالت اکسید (NMC) محسوب می‌شود و عملکرد باتری را از نظر چگالی انرژی و طول عمر بهبود می‌دهد.

علاوه بر این، هیدروکسید لیتیوم در ساخت گریس‌های مقاوم در برابر دما و فشار بالا کاربرد دارد که در صنایع هوافضا، خودروسازی و ماشین‌آلات سنگین ضروری هستند. همچنین این ترکیب به عنوان جاذب دی‌اکسید کربن در سیستم‌های تصفیه هوای زیردریایی‌ها و فضاپیماها استفاده می‌شود، زیرا توانایی واکنش سریع و مؤثر با CO₂ را دارد. در صنایع شیشه و سرامیک هم برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی و حرارتی محصولات به کار می‌رود. به همین دلیل، خرید و مصرف هیدروکسید لیتیوم بیشتر در بخش‌های انرژی نوین، صنایع شیمیایی پیشرفته و تجهیزات صنعتی حساس انجام می‌گیرد.