EV级高纯硫化锂及其制备方法与流程

本发明涉及一种ev级高纯硫化锂及其制备方法，属于锂电池材料。

背景技术：

1、近年来，随着新能源电动汽车的快速发展，传统液态锂离子电池的续航短、充电时间长、安全性差的问题逐渐暴露，阻碍了电动汽车市场的进一步发展。锂-硫电池、锂-氧电池、全固态电池等高能量密度的电池体系有望解决电动汽车的电池技术难题而备受关注，其中全固态电池有着能量密度高、工作温度范围宽、安全性好、循环寿命长等特点引发了市场的高度关注，最具商业化前景。硫化物固态电解质作为全固态电池的关键组成部分，由于其较高的离子电导率、易加工特性、电化学稳定性好等优点成为最具有潜力的技术路线。硫化锂(li2s)作为合成硫化物固态电解质的关键前驱材料，但其对水和空气极其敏感，使得生产和储存受到了诸多限制，难以工业化生产，导致硫化锂价格极其昂贵，制约了硫化物固态电池的发展。

2、专利cn112678781a以单水氢氧化锂为锂源，以硫粉为硫源，水合肼作还原剂合成制备硫化锂中间体，然后将所得中间产物进一步脱水干燥从而制得高纯硫化锂产品，其工艺简单，操作性强，能耗低，原料对设备的要求不高，批次生产稳定，不会产生有毒气体，无二次污染，能够满足安全操作和商业化硫化锂的要求。但其干燥后的硫化锂产品纯度偏低，最高仅能达到97.88％。此外，其白度也偏低。白度表征物体表面白色的程度，以白色含有量的百分率表示。影响硫化锂白度的因素主要有杂质、粒径和粒度分布，纯度越高，粒径越小，硫化锂的白度越高。因此提高产品白度对硫化锂的纯度和粒径有进一步的提高。而纯度、粒径是硫化锂应用于下游硫化物固态电解质的重要指标。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新的ev级高纯硫化锂的制备方法。

2、为达到本发明的第一个目的，所述ev级高纯硫化锂的制备方法包括：

3、a.将锂源、硫源混合研磨均匀，得到混合料；

4、b.一次反应：将所述混合料在惰性气氛下与水合肼混合、反应得到中间体浆料；

5、c.二次反应：将所述中间体浆料在惰性气氛下二次反应、干燥得到硫化锂粗品；

6、d.将所述硫化锂粗品煅烧、球磨得到ev级高纯硫化锂。

7、本发明所述的惰性气氛是指不与反应体系反应的气体气氛。

8、在一种具体实施方式中，a步骤所述锂源为单水氢氧化锂、亚硫酸锂或硫代硫酸锂中的至少一种，所述硫源为硫粉、亚硫酸锂或硫代硫酸锂中的至少一种。

9、在一种具体实施方式中，a步骤所述锂源、硫源的比例按li2o：s摩尔量比＝1：1～2添加。

10、在一种具体实施方式中，b步骤所述水合肼的添加量按li2o:n2h2·h2o摩尔量比＝1:2～4添加；优选所述水合肼分三批次加入，每次加入间隔0.5～1h。

11、在一种具体实施方式中，b步骤所述混合、反应包括在30～70℃条件下搅拌1～5h；所述搅拌的转速优选为100～200r/min。

12、在一种具体实施方式中，c步骤采用阶段升温，第一阶段在100～150℃的条件下2～4h，第二阶段在200～400℃的条件下4～6h。

13、在一种具体实施方式中，d步骤所述煅烧的温度为450～600℃，煅烧的时间为2～6h。

14、在一种具体实施方式中，d步骤所述煅烧的方式为微波煅烧；

15、所述微波煅烧产生微波的频率优选为2.45ghz。

16、在一种具体实施方式中，d步骤所述球磨为将煅烧后的硫化锂在转速为100～500r/min条件下球磨5～10h。

17、在一种具体实施方式中，步骤b、步骤c中惰性气体为氩气或氮气；d步骤所述煅烧在氮气保护性气氛下进行，所述球磨在惰性气氛保护的密闭条件下进行。

18、本发明的第二个目的是提供一种ev级高纯硫化锂。

19、为达到本发明的第二个目的，所述ev级高纯硫化锂采用上述的ev级高纯硫化锂的制备方法制备得到，所述ev级高纯硫化锂的纯度在99.9％以上，白度80以上，d50≤15μm。

20、在一种具体实施方式中，所述ev级高纯硫化锂的纯度在99.95％以上，白度82.5以上。

21、有益效果：

22、本发明提供了一种制备ev级高纯硫化锂的方法，采用单水氢氧化锂和硫粉研磨混料，保证原料均匀混合接触，在还原剂水合肼存在的条件下，发生氧化还原反应得到硫化锂中间体浆料，通过加热进行二次反应与干燥得到硫化锂粗品，然后进行煅烧和球磨提高产品白度，最终得到ev级硫化锂产品，其主含量在99.9％以上，白度(蓝光白度)在80以上，d50≤15μm。

23、采用此法制备的硫化锂，其工艺操作简单，安全性高、能耗低，设备要求不高，生产成本低，适合工业化生产。

技术特征：

1.ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，a步骤所述锂源为单水氢氧化锂、亚硫酸锂或硫代硫酸锂中的至少一种，所述硫源为硫粉、亚硫酸锂或硫代硫酸锂中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，a步骤所述锂源、硫源的比例按li2o：s摩尔量比＝1：1～2添加。

4.根据权利要求1或2所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，b步骤所述水合肼的添加量按li2o:n2h2·h2o摩尔量比＝1:2～4添加；优选所述水合肼分三批次加入，每次加入间隔0.5～1h。

5.根据权利要求1或2所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，b步骤所述混合、反应包括在30～70℃条件下搅拌1～5h。

6.根据权利要求5所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为100～200r/min。

7.根据权利要求1或2所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，c步骤采用阶段升温，第一阶段在100～150℃的条件下2～4h，第二阶段在200～400℃的条件下4～6h。

8.根据权利要求1或2所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，d步骤所述煅烧的温度为450～600℃，煅烧的时间为2～6h。

9.根据权利要求1或2所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，d步骤所述煅烧的方式为微波煅烧。

10.根据权利要求9所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，所述微波煅烧产生微波的频率为2.45ghz。

11.根据权利要求1或2所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，d步骤所述球磨为将煅烧后的硫化锂在转速为100～500r/min条件下球磨5～10h。

12.根据权利要求1或2所述的ev级高纯硫化锂的制备方法，其特征在于，步骤b、步骤c中惰性气体为氩气或氮气；d步骤所述煅烧在氮气保护性气氛下进行，所述球磨在惰性气氛保护的密闭条件下进行。

13.ev级高纯硫化锂，其特征在于，所述ev级高纯硫化锂采用权利要求1～12任一项所述的ev级高纯硫化锂的制备方法制备得到，所述ev级高纯硫化锂的纯度在99.9％以上，白度80以上，d50≤15μm。

14.根据权利要求13所述的ev级高纯硫化锂，其特征在于，所述ev级高纯硫化锂的纯度在99.95％以上，白度82.5以上。

技术总结
本发明涉及一种EV级高纯硫化锂及其制备方法，属于锂电池材料技术领域。EV级高纯硫化锂的制备方法包括：A.将锂源、硫源混合研磨均匀，得到混合料；B.一次反应：将所述混合料在惰性气氛下与水合肼混合、反应得到中间体浆料；C.二次反应：将所述中间体浆料在惰性气氛下二次反应、干燥得到硫化锂粗品；D.将所述硫化锂粗品煅烧、球磨得到EV级高纯硫化锂。本发明的方法纯度在99.9％以上，白度80以上，D50≤15μm，工艺操作简单，安全性高、能耗低，设备要求不高，生产成本低，适合工业化生产。

技术研发人员：徐川,陈格,田欢,孙家乐,杨柳,钟兆资,雷振,高宜宝
受保护的技术使用者：天齐锂业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16