從錢幣到電池 新能源化學(xué)元素巡禮:鎳
【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】鎳是傳統(tǒng)鎳氫、鎳鉻電池的重要原料,最重要的是當(dāng)下最為火熱的新能源車動(dòng)力電池三元鋰電池正極材料的主要原料之一。3月初在倫敦金屬交易所LME期貨市場(chǎng)發(fā)生了令人震驚的“妖鎳”事件,將鎳這個(gè)有色金屬引入了人們的視線之中。今天我們不是來(lái)介紹三元鋰電池的,也不是來(lái)介紹大宗商品交易中的鎳期貨,而是從最基本的元素(詢底價(jià)|查參配)入手,各種相關(guān)的基本化學(xué)反應(yīng),再到三元鋰中鎳的原料制取,讓你全面了解——鎳。如果大家對(duì)這樣的科普內(nèi)容感興趣的話,未來(lái)還會(huì)為大家?guī)?lái)新能源產(chǎn)業(yè)中相關(guān)的其他基本元素的科普介紹。
鎳28號(hào)元素,屬于第Ⅷ族,相對(duì)原子質(zhì)量58.71,熔點(diǎn)為1453℃±1℃,沸點(diǎn)為2800℃。天然生成的鎳有五種穩(wěn)定的同位素:58Ni67.7%、60Ni26.2%、61Ni1.25%、62Ni3.66%、64Ni1.66%。在主要化合物中常見+2價(jià)、+3價(jià)及+4價(jià)鎳,鎳的許多物理化學(xué)性質(zhì)與鈷、鐵近似;由于與銅毗鄰,因此在親氧和親硫性方面較接近銅。
我們最常見的用途就是用來(lái)制造不銹鋼、制造錢幣,許多鎳儲(chǔ)量豐富的國(guó)家常見的硬幣多采是鎳幣,例如澳大利亞、新西蘭、俄羅斯,某些稍大面值的硬幣完全是按照砸死人的重量和尺寸設(shè)計(jì)的,隨便兜里揣上一把就得好幾斤,在實(shí)際使用上來(lái)說(shuō)絕對(duì)是個(gè)負(fù)擔(dān),但對(duì)乾坤一擲來(lái)說(shuō)可能是史詩(shī)級(jí)加強(qiáng)了。
作為一種常見金屬,有觀點(diǎn)認(rèn)為其巨量存儲(chǔ)在于我們地球的地核之中,地核中我們是惦記不上了。作為隕鐵的重要成分,某些地方例如中國(guó)新疆等地甚至能夠在地表直接撿到類似鎳橄欖石的金屬塊,鐵鎳合金在隕鐵中極為常見且含量高。最主要的來(lái)源應(yīng)該還是地殼之中,許多國(guó)家都有儲(chǔ)量豐富的鎳礦,且常見鎳與其他金屬共生的情況。
而據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的《全球鋰、鈷、鎳、錫、鉀鹽礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)估報(bào)告(2021)》顯示,截至2020年,全球鎳礦儲(chǔ)量9063萬(wàn)噸,資源量2.6億噸。根據(jù)USGS數(shù)據(jù),2020年全球鎳儲(chǔ)量約9400萬(wàn)噸,其中60%為紅土鎳礦,40%為硫化鎳礦。
世界上紅土鎳礦分布在赤道線南北30度以內(nèi)的熱帶國(guó)家,集中分布在環(huán)太平洋的熱帶―亞熱帶地區(qū),主要有:美洲的古巴、巴西;東南亞的印度尼西亞、菲律賓;大洋洲的澳大利亞、新喀里多尼亞、巴布亞新幾內(nèi)亞等;而像俄羅斯、加拿大、南非等高緯度地區(qū)則硫化鎳礦儲(chǔ)量豐富。
2020年全球硫化鎳礦產(chǎn)量占比最多地區(qū)為南非28.1%,加拿大產(chǎn)量占比18.6%,俄羅斯產(chǎn)量占比17.3%;紅土鎳礦產(chǎn)量最多地區(qū)為印度尼西亞18.7%,澳大利亞產(chǎn)量占比17.7%,菲律賓產(chǎn)量占比10.1%。
中國(guó)鎳儲(chǔ)量398萬(wàn)噸,約占全球4.39%,我國(guó)鎳礦類型則是硫化鎳礦和紅土鎳礦兩種都有,以硫化銅鎳礦為主,約占總量的90%,并且共伴生礦產(chǎn)多、綜合利用價(jià)值高。據(jù)工信部網(wǎng)站,2021年我國(guó)原生鎳(原生物料生產(chǎn)的鎳產(chǎn)品,包括電解鎳、含鎳生鐵、鎳鹽等,折金屬量)產(chǎn)量66.9萬(wàn)噸,同比下降10.1%。據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù),2021年鎳礦、電解鎳分別進(jìn)口4352.9萬(wàn)噸、26.2萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)11.4%、100%。
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