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白色單斜晶體，無潮解性，在空氣中是穩定的。在水中的溶解度很小，因此可以通過用碳酸根離子沉澱溶液中鋰離子的方法來製備。溶解度隨溫度的升高而降低。從溶液中析出的碳酸鋰不含結晶水。由於鋰離子具有很強的極化性，因此碳酸鋰的熱穩定性比其他鹼金屬碳酸鹽要差一些，加熱到熔點以上時，便會發生分解，產生氧化鋰和二氧化碳。

工業上碳酸鋰用於製造其他鋰鹽，如氯化鋰和溴化鋰等。它還在搪瓷、玻璃、陶瓷和瓷釉中作為氧化鋰的原料，也被加到電解制鋁的電解槽中，用以增加電流效率和降低電解槽的內阻和槽溫。在醫學上，則用於躁狂症的治療。