一种硫化锂的制备方法、硫化锂及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112551491A(43)申请公布日2021.03.26(21)申请号202011457808.4(22)申请日2020.12.10(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人杨永安方俪然万丰铭(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人潘俊达(51)Int.Cl.C01B17/22(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种硫化锂的制备方法、硫化锂及其应用(57)摘要本发明提供了一种硫化锂的制备方法，先在惰性气氛保护下，称取锂源化合物和硫源化合物并分别制备其醇溶液，然后将锂源化合物的醇溶液加入硫源化合物的醇溶液中，磁力搅拌后将充分反应的产物离心，收集上清液；然后将其转移至管式炉中加热结晶，得到硫化锂粗产品；接着利用N‑甲基吡咯烷酮或者丙酮洗涤并离心硫化锂粗产品，收集固体产物；再利用正己烷洗涤并离心固体产物，真空干燥，得到硫化锂。相比于现有技术，本发明提供的方法，将锂源化合物和硫源化合物在醇溶液中进行复分解反应得到硫化锂，得到的硫化锂纯度高、重现性好，且制备过程不涉及高温高压、没有温室气体排放、环境友好、无需复杂昂贵的仪器设备、并且易于大规模工业化生产。CN112551491ACN112551491A权利要求书1/1页1.一种硫化锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在惰性气氛保护下，称取锂源化合物和硫源化合物并分别制备其醇溶液，然后将锂源化合物的醇溶液加入硫源化合物的醇溶液中，磁力搅拌8～48h，得到悬浊液；S2、在惰性气氛保护下，离心所述悬浊液，收集上清液；S3、将所述上清液转移至反应炉中，通入惰性气氛保护，加热，蒸发结晶，得到硫化锂粗产品；S4、在惰性气氛保护下，利用N‑甲基吡咯烷酮或丙酮洗涤所述硫化锂粗产品，离心，收集固体产物；S5、在惰性气氛保护下，利用正己烷洗涤所述固体产物，离心，真空干燥，得到硫化锂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述硫源化合物为无水硫化钠或是经过除水的九水硫化钠；所述锂源化合物为氯化锂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述九水硫化钠的除水处理步骤为：在惰性气氛保护下，采用管式炉或马弗炉对所述九水硫化钠加热灼烧，加热温度为150～500℃，加热时间为6～48h，得到无水硫化钠。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述无水硫化钠与所述无水氯化锂的摩尔比为(0.5～2)：2。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述锂源化合物和硫源化合物分别制备的其醇溶液，采用的醇溶剂为经过活化后的分子筛处理的无水甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和叔丁醇中的至少一种。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述磁力搅拌的转速为300～1000rpm。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述加热的温度为200～500℃，时间为6～48h。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2、S4和S5中，所述离心的转速为4000～10000rpm，时间为5～30min。9.一种由权利要求1～8任一项所述的硫化锂的制备方法制备得到的硫化锂。10.一种权利要求9所述的硫化锂的应用，其特征在于，所述硫化锂用于锂‑硫电池或全固态电池。2CN112551491A说明书1/5页一种硫化锂的制备方法、硫化锂及其应用技术领域[0001]本发明涉及二次电池领域，具体涉及一种硫化锂的制备方法、硫化锂及其应用。背景技术[0002]锂离子电池目前已广泛应用在数码产品、电动交通工具以及储能电站等领域，但由于其采用液态电解液，在集成应用时存在安全隐患；同时其比能量已经接近理论极限，难以满足新一代动力电池的更高要求。全固态电池由于采用不可燃的固态电解质从而可以有效解决安全性问题；锂‑硫电池由于使用金属锂作负极和硫(或硫化锂)作正极从而拥有更高理论比能量(五倍于传统锂离子电池)，因此近年来二者成为世界各国争相抢占的科技战略高地。其中，作为合成硫化物固态电解质的核心原材料和锂‑硫电池的优选正极材料，硫化锂近年来成为一个研究热点。目前，硫化锂的制备方法大致可分为固相球磨法、液相反应法、高温/高压法和碳热还原法。[0003]固相球磨法的原理是在惰性气氛下将单质硫和金属锂/氢化锂混合后进行机械球磨反应得到硫化锂，代表性专利有CN108336400A。该方法工艺相对简单、环境友好以及无废液产生；但同时存在原料氢化锂的成本高、转化率低、容易存在杂质多硫化锂等缺点。[0004]液相反应法的原理是将锂/含锂化合物和硫/