[发明专利]硫化锂的制备方法

说明书

本申请公开了硫化锂的制备方法。该硫化锂的制备方法为，在添加甲基二乙醇胺的条件下使锂源、硫源在通入惰性气氛中发生反应。本申请所提供的硫化锂制备方法中，在反应物中添加甲基二乙醇胺，能有效阻止硫源所释放的硫化氢随着惰性气氛的流失，从而确保硫锂反应的彻底性，提高了产品的纯度。

技术领域

本申请涉及电池材料的技术领域，尤其涉及硫化锂的制备方法。

背景技术

近年来，国内外发生过多起电动车起火事故，主要原因在于电动汽车电池多采用低闪点的液态电解液，遇火极易燃烧并产生爆炸，因此采用液态电解液存在着安全隐患。解决电池安全问题迫在眉睫。

采用固态电解质取代液态电解液是提升电池安全性能的重要方式，原因在于固态电解质遇高温不易分解燃烧。目前离子电导率最高的固态电解质为硫化物材料，而合成硫化物电解质的基础原材料需要大量硫化锂作为原料。

然而，制备硫化锂的相关技术中，较难获得高纯度的产品。

发明内容

有鉴于此，本申请提供硫化锂的制备方法，能够提高硫化锂产品的纯度。

已经公知的是，硫源同锂盐生成硫化锂产物的反应原理，即含有负二价硫离子的硫源(如硫脲)在250℃左右会快速分解产生硫化氢气体，所产生的硫化氢气体在450～800℃会将锂盐(如氢氧化锂、一水氢氧化锂和碳酸锂)进行硫化，生成硫化锂产物。

基于对硫化锂产物的生成机理认知，在面对如何提高硫化锂产物的产率的需求时，通常会提高硫化氢的释放速率，以获得较快速率反应物之一的供给。然而，本发明人创造性地发现了，硫源在250℃释放硫化氢的速率是过快的，以至于温度还未到达硫化氢硫化锂盐的反应温度时，硫源所产生的硫化氢就会随着所通入的惰性气体流出管式炉外。而惰性气体的通入是为硫化锂生产提供不可或缺的保护性气氛。

基于降低硫化氢逸出速率的目的，本发明人尝试了降低升温速率或者降低惰性气体的通入速率的相关手段。但是发现，这些手段对于硫化锂产物纯度的提升没有起到作用。因为煅烧温度直接阻碍了硫锂反应，并且煅烧温度的“合适值”或许只是理论上的存在，在实际尝试是难以把握的。

然而，本发明人面对以上二种手段尝试失败，并未放弃，并完全摒弃了以上二种惯常手段的思路。本人开创性地发现，对硫源释放的硫化氢采取缓释(或者说暂时“锁定”)方式，能极大地避免硫化氢随着惰性气氛的流失。更重要的是，缓释硫化氢气体可以使得锂源被硫化得更完全，对于减少反应最终产物硫化锂中的杂质起到重要作用。

基于对能获取缓释的助剂的苦苦寻找，本发明人意外地发现了甲基二乙醇胺液体，即MDEA。

MDEA能与硫化氢发生质子交换，将气态硫化氢转化为液态HS-离子，反应方程为：

该反应可以有效阻止H₂S随惰性气体逸出，并且这种质子交换是可逆的。即在外界硫化氢的浓度较低时能够释放所吸收的硫化氢，从而达到了对硫化氢的完美的缓释效果。基于此反应机理，由此创立了本发明创造。

术语定义

在不与相关技术内通用的涵义造成抵触的情形下，本申请术语适用于以下解释：

如本文所用，“惰性气氛”是指排除性地驱逐氧气的气体通入。

如本文所用，“前驱体”是指获得目标产物硫化锂前的一种存在形式，并非是特指某些化学成分。

如本文所用，“球磨”是指利用下落的研磨体(如氧化锆球珠或钢球珠等)的冲击作用以及研磨体与球磨内壁的研磨作用而将物料粉碎并混合的方式。

如本文所用，“煅烧”是指使诸如如无机物的原料加热至高温，但不熔化，目的是使产生有用的物理变化和化学变化，以便转化或除去所含不需要的某种物质。