锂原子是元素周期表中最小的金属原子。它是最轻、最活泼的碱金属，浮在水面上，但与水发生强烈反应，生成氢氧化锂和氢气。尽管锂是一种柔软的银灰色金属，但是当它与镁等金属结合时，就会形成一种非常坚固的合金。锂的反应性也很强，在室温下可与水、氧气、二氧化碳和氮气反应。相反地，锂化合物非常稳定。
锂
元素的属性
| 原子序数: | 3 | 原子半径： | 182 pm（范德华） |
| 原子符号: | Li | 熔点： | 180.5 °C / 356.9 °F / 453.65 K |
| 原子量: | 6.94 | 沸点: | 1330 °C / 2448 °F / 1603 K |
| 电子组态: | [He]2s | 氧化态: | +1 (强碱氧化物) |
| 硬度（莫氏硬度） | 0.6 | 20℃时的密度(g/cm3) | 0.53 |
| 标准电极电位(V) | -3.045 | 电导率10^6 (Ohm.cm) | 0.108 |
| 比热 J/(g.K) | 3.582 | 电离电位(eV) | 5.392 |
锂的发现
锂矿物
含锂卤水
锂粘土（锂辉石）
锂储量与资源
锂资源图
电池应用
其他化学应用
技术应用
锂的发现
锂于1817年首次被发现，是元素发现黄金时期发现的几种元素之一。1800 年，巴西科学家若泽·博尼法西奥·德·安德拉达·席尔瓦(José Bonefácio de Andrada e Silva)(1763-1838) 在瑞典乌托岛(Utö)发现了两种新矿物，分别称为透锂长石和锂辉石。但直到1817年，瑞典科学家约翰·奥古斯特·阿夫维德森（Johan August Arfvedson, 1792-1841）才在著名化学家、医学和药剂学教授雅各布·贝采里乌斯男爵（Jöns Jacob Berzelius , 1779-1848）的实验室工作，并解决了这些矿物分析中令人费解的差异问题。阿夫维德森分离出一种不含任何已知碱金属或碱土金属的硫酸盐。他发现的这种新元素最终被命名为“锂”，这个词来源于希腊语“lithos”，意思是石头。随着这种新元素的发现，元素周期表上的另一个空白被填补了。
由于锂的高反应性，在自然界中是不存在金属锂的。几乎所有的矿物质、卤水、粘土甚至海水中都有微量的这种元素。地壳中平均含有百万分之二十（ppm）或0.0020%的锂，而海水中通常含有0.18ppm（0.000018%）的锂。
锂矿物
泰利森锂业(TALISON Lithium)的格林布什锂矿(Greenbushes)（图片由天齐锂业提供）
锂矿物主要赋存于花岗质伟晶岩中。花岗质伟晶岩是一种以石英、长石、云母为主的粗粒火成岩，锂辉石等其他锂矿物则是副矿物。含锂伟晶岩通常具有很强的分带性，锂矿物一般分布在伟晶岩的中段。若有钽、锡和绿柱石矿物，则通常位于外围边缘地带。
伟晶岩中发现的主要含锂矿物是锂辉石、透锂长石、锂云母、锂磷铝石/蒙塔拉石和锂霞石。伟晶岩中锂的典型浓度范围为1%至4%以上的氧化锂（Li₂O）。从产量来看，锂辉石是最重要的含锂矿物，因为其矿藏丰富，锂含量相对较高（见表1），且矿石相对易于加工。直至1990年代中期，锂辉石一直是生产碳酸锂的主要锂来源。透锂长石和锂云母的开采也同样具有经济规模。
目前，西澳大利亚、中国和津巴布韦是这些硬岩矿物的主要加工国和供应国。
表1: 主要锂矿物 | |||
矿物 | 化学式 | 理论氧化锂（Li₂O）含量（%） | 典型氧化锂（Li₂O）含量（重量%） |
透锂长石 | Li2O.Al2O3.8SiO2 / LiAl(Si4O10) | 4.5 | 3.0-4.5 |
锂辉石 | Li2O.Al2O3.4SiO2 / LiAl(Si2O6) | 8.03 | 1.0-7.0 |
锂磷铝石 | (Li,Na)Al(PO4)(F,OH) | 10.1 | 8.0-9.0 |
锂云母 | K(Li,Al)3(AlSi4O10)(OH,F)2 | 4.1 | 3.0-4.0 |
锂霞石 | Li2O.Al2O3.2SiO2 / (LiAl(SIO4) | 11.9 | 5.0 |
铁锂云母 | KLiFeAl(ALSi3)O10(F,OH)2 | 3.41 | 2.0-5.0 |
来源:《锂：一种既迷人又多功能的元素的生产与应用》一文，由凯密特尔集团(Chemetall GmbH)的尤尔根·德贝里茨(Jurgen Deberitz) 撰写。
锂辉石是一种锂铝硅酸盐矿物。在大约1080°C时，它会发生不可逆的相变，转变为四方(β)相，并展现出非常低的热膨胀系数。这一变化伴随着体积增加30%，以及相对密度从3.2降低到2.4。
透锂长石同样属于单斜晶系，加热时会转变为固溶相中的β锂辉石石英。由于其铁含量较低，透锂长石在玻璃工业中具有直接应用的特殊优势。
锂云母是一种复杂的单斜锂云母。它最初是最广泛使用的锂矿物，但由于其氟含量较高，需求已有所下降。
紫锂辉石(Kunzite)的化学成分是纯正的钠长石。其粉红色是由微量的锰所致。另一种变种是翠绿锂辉石，呈绿色（含有铬杂质）。
含锂卤水
图1：阿塔卡马盐湖卤水（图片由SQM提供）
在北美、南美和中国的众多盐湖或盐沼的卤水中都发现了高浓度的锂。锂还存在于某些地热活动区域的卤水中，如美国西部、欧洲、新西兰和冰岛，以及某些石油油田卤水中。海水中也含有锂，但浓度非常低，只有某些封闭海域，如死海，由于流入少、蒸发率高，锂浓度才相对较高，但这些浓度仍然远低于盐滩中的锂品位。
盐湖卤水也是锂化合物的主要来源之一。1966年，美国首次从银峰矿床(Silver Peak)的卤水中商业化提锂，而在此之前，从1936年至1978年，美国西尔斯湖(Searles Lake)的锂则是作为钾生产的副产品被提取出来的。1969年，智利地质调查研究所发现智利北部的阿塔卡马盐湖中钾和锂的浓度异常高，经过大量的研究与开发，智利锂业公司（SCL）于1986年开始从阿塔卡马盐湖商业化生产碳酸锂。1994年，富特矿业公司（FMC）开始在阿根廷的翁布雷穆埃尔托盐湖(Hombre Muerto)生产氯化锂，随后不久，1995年，智利化学矿业公司（SQM）也在阿塔卡马盐湖开始生产碳酸锂。中国青海和西藏两省的锂卤水资源开发则始于21世纪初。
盐湖是广阔而干燥的湖床，卤水就位于一层结壳的盐沉积物之下。随着时间的推移，含锂浓度会达到200ppm到2000ppm以上。含锂卤水就出现在盐滩中，这些盐滩是封闭或受限的排水盆地，蒸发率高于降水量。这类盆地大多位于高山山脉的高海拔地区，如安第斯山脉。大多数盐滩都有一层含沙、黏土和其他矿物质构成的盐壳；盐壳是多孔的，孔隙中含有盐卤水。
中国西藏的扎布耶盐湖因其是唯一一个已知自然沉淀出扎布耶石(Zabuyelite)（一种天然碳酸锂）的地方而备受关注。
而目前也正在持续研究各种从海水、地热卤水和油田卤水中提取锂的技术
地下卤水中的锂含量虽低，但总量巨大，全球海洋中的锂储量也相当可观，但是浓度仍然很低。此外，在法国、印度、莫桑比克、瑞典和乌克兰等地已发现并开采了含锂的伟晶岩，但这些和其他矿床的储量数据尚为具体明确化。随着锂产品消费量和锂产品价格上涨，对新锂矿床的勘探和评估也在不断增加，因此锂的储量数据未来有可能进一步更新。
锂粘土（锂辉石）
图2：美洲锂业公司的塔克帕斯项目（图片由美洲锂业公司提供）
赫克托石——(Mg,Li)₃Si₄O₁₀(OH)₂NaO·3(H₂O)₄——是一种锂-镁-钠蒙脱石，通常含有0.3-0.6%的锂。在美国的内华达州、加利福尼亚州、犹他州、俄勒冈州、怀俄明州、亚利桑那州和新墨西哥州等地都有丰富的矿床。赫克托石的独特之处在于，它是一种具有远热成因的自生锂蒙脱石粘土矿物。它通过其分散性、悬浮性和增稠性将液体系统修饰成凝胶状结构。
锂储量与资源
由于勘探的不断深入，近年来世界各地已探明的锂资源已大幅增加。美国地质调查局（USGS）估计，到2020年，已确定的锂资源总量将超过8600万吨（相当于454,5 Mt碳酸锂当量（LCE）），总储量为2100万吨锂（111,8 Mt LCE）（请参见表2）。
| 表2:锂矿产量（2020年）、储量和资源量（单位：吨）（USGS） | |||
| 国家 | 产量 | 储量[注1:] | 资源量 |
| 阿根廷 | 6,200 | 1,900,000 | 19,300,000 |
| 澳大利亚 | 40,000 | 4,700,000 | 6,400,000 |
| 奥地利 | – | – | 50,000 |
| 玻利维亚 | – | – | 21,000,000 |
| 巴西 | 1,900 | 95,000 | 470,000 |
| 加拿大 | 0 | 530,000 | 2,900,000 |
| 智利 | 18,000 | 9,200,000 | 9,600,000 |
| 中华人民共和国 | 14,000 | 1,500,000 | 5,100,000 |
| 捷克共和国 | – | – | 1,300,000 |
| 刚果 | – | – | 3,000,000 |
| 芬兰 | – | – | 50,000 |
| 德国 | – | – | 2,700,000 |
| 加纳 | – | – | 90,000 |
| 哈萨克斯坦 | – | – | 50,000 |
| 马里 | – | – | 700,000 |
| 墨西哥 | – | – | 1,700,000 |
| 纳米比亚 | – | – | 50,000 |
| 秘鲁 | – | – | 880,000 |
| 葡萄牙 | 900 | 60,000 | 270,000 |
| 塞尔维亚 | – | – | 1,200,000 |
| 西班牙 | – | – | 300,000 |
| 美国 | 870[note 2] | 750,000 | 7,900,000 |
| 津巴布韦 | 1,200 | 220,000 | 500,000 |
| 世界总量 | 82,000 | 21,000,000 | 86,000,000+ |
注1: 2011年11月6日 根据美国地质调查局（USGS）的定义，储量基础“可能包括从现有探明资源量和控制资源量中被证实的资源量，也包含超过现有经济和技术水准所能证实但有潜力具备经济开采价值的资源。储量基础包括目前经济可行的资源（储量）、边际经济可行的资源（边际储量），以及部分当前经济不可行的资源（次边际经济资源）。
注2: 2013年
锂资源图
全球锂资源分布图
电池应用
锂可以加工成多种化学品，包括碳酸锂、溴化锂、氯化锂、丁基锂和氢氧化锂。全球范围内，锂增长最快且最大的市场是电池领域。
电池
锂电池主要有两种类型：
原电池（不可充电）:包括用于计算器和数码相机的纽扣电池或圆柱形电池。锂电池的能量密度高于碱性电池，同时重量轻，储存和使用寿命长。
二次电池（可充电）:锂电池目前的主要应用领域包括电动汽车、手机、笔记本电脑、其他手持电子设备、电动工具以及用于电网稳定的大型电池。锂二次电池的优势在于其能量密度高于铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池，同时重量更轻。
锂电池的一个日益广泛的应用领域，是作为各类电动汽车的动力源泉，涵盖了电动自行车/滑板车、公共汽车、出租车、货车以及私家轿车。乘用车电动汽车主要分为三类：混合动力电动汽车（HEV）、插电式混合动力电动汽车（PHEV）和纯电动汽车（BEV）。
由于政治和消费者越来越关注气候变化和能源安全，全球各国政府都大力支持车辆电动化。大规模生产的乘用车电动汽车的推出有可能显著增加未来的锂消费量。
其他化学应用
锂化学品还用于多种其他应用领域，包括：
- 空气处理: 锂可作为工业制冷系统、湿度控制和干燥系统的吸收介质。
- 铝冶炼:在铝冶炼过程中加入锂可降低能耗、提高熔池电解液电导率并减少氟排放。
- 铝锂合金(Al-Li):铝锂合金比传统高强度铝合金更轻，可用于制造飞机。
- 建筑材料: 碳酸锂可用于快凝水泥、砂浆，如自流平地坪砂浆。
- 玻璃: 氧化锂可用于制造具有高耐久性的玻璃产品，特别是当这些产品对热冲击抵抗性有重要要求时。
- 润滑剂: 锂用作润滑脂中的增稠剂，确保润滑性能在宽温度范围内保持不变。
- 药品: 锂用于治疗双相情感障碍以及其他医药产品。
技术应用
玻璃和陶瓷
- 玻璃: 包括容器玻璃、平板玻璃、药用玻璃、特种玻璃（用于触摸屏）和玻璃纤维。这些玻璃产品可能被设计成具有耐久性、耐腐蚀性，或者能够在高温环境下使用并具备良好的抗热冲击性能。加入锂可以提高玻璃的熔化速率，降低黏度和熔化温度，从而提高产量、节省能源并获得更好的模塑效果。
- 陶瓷: 包括陶瓷本体、熔块、釉料和耐热陶瓷炊具。锂能够降低烧制温度和热膨胀系数，并提高陶瓷本体的强度。在釉料中加入锂，可以改善涂层的黏度，同时提升釉料的颜色、强度和光泽。
- 特殊应用: 包括电磁炉面板和炊具。锂极低的热膨胀系数使这些产品能够抵抗热冲击并赋予机械强度。
其他技术应用
锂还用于各种冶金应用，包括：
- 钢铸件:在连铸结晶器熔剂中加入锂有助于在连铸过程中提供隔热和润滑钢的表面。
- 铁铸件:在生产如发动机缸体等铁铸件时，锂能减少脉纹现象，从而降低废品率。
