中國粉體網訊 全固態(tài)鋰電池由于采用不可燃的固態(tài)電解質，可有效改善電池安全性問題。在已開發(fā)的固態(tài)電解質中，硫化物固態(tài)電解質因其較高的離子導電率，引起了國內外研究機構的高度關注。Li2S是合成硫化物電解質的關鍵原材料，而Li2S的高成本導致硫化物電解質價格居高不下，因此低成本大規(guī)模合成Li2S是推進硫化物電解質和硫化物全固態(tài)電池實用化的關鍵。
硫化鋰粉體（圖源：凱亞達）
很長一段時間以來，硫化鋰一直是一種新奇的化合物，幾乎沒有任何實際應用。直至近10年，研究人員在開發(fā)先進的下一代鋰離子電池材料時對這種化合物產生了濃厚的興趣，使用Li2S為原材料合成的具有超高離子電導率的電解質不斷被報道。
硫化物固態(tài)電解質
現(xiàn)在，Li2S已經成為了可充電電池領域的明星材料，不僅用于合成硫化物固態(tài)電解質(如(100-x)Li2S-xP2S5、Li2S-MxSy-P2S5等)，還直接用于新興電池體系鋰硫電池的正極。隨著動力電池產業(yè)的發(fā)展，硫化物固態(tài)電解質及鋰硫電池體系研究逐漸加深，對硫化鋰的需求也將進一步加大。
硫化鋰粉體的制備方法
雖然用硫化鋰做原材料制備的硫化物固態(tài)電解質具有較高的離子導電率，但是硫化鋰材料本身具有比較突出的問題，其具有活潑的化學性質，在空氣中易水解產生劇毒的硫化氫氣體，因此不能直接存在于自然界中。由于在空氣中不穩(wěn)定，也導致了其制備和儲存需要非常復雜的工藝。目前，有關于硫化鋰合成方法的相關報道中，主要包括以下幾種：鋰/硫干法、鋰/硫濕法、復分解反應法、鎂熱還原反應法、氫熱還原反應法以及碳熱還原反應法。
目前，實驗室合成硫化鋰的主要方法包括：(1)利用鋰金屬或高活性的含鋰化合物(如LiOEt、LiH等)作為鋰源，制備的Li2S純度較高，但因其原材料價格高昂，導致其制備成本較高；(2)利用低活性的鋰鹽(如Li2SO4、Li2CO3、LiOH等)作為鋰源，具有較低的成本，但制備的Li2S純度較低，很難達到電池級標準。
值得注意的是，合成Li2S的原料H2S氣體是天然氣中的一種雜質，也是石油工業(yè)的副產品，由于其高毒性，其運輸和儲存成本很高，但實際上在原產地是幾乎免費的。在那里，H2S作為廢氣直接燃燒或通過克勞斯法(H2S與其燃燒產物SO2的歧化反應)轉化為硫，每年生產的數(shù)千萬噸商業(yè)硫大多數(shù)來自H2S。如果將H2S廢氣轉化為Li2S，不僅可以獲得高附加值，而且還更加綠色環(huán)保。
事實上，據(jù)中國粉體網了解，日本石化巨頭出光興產正是按此思路利用石油精煉過程中產生的副產品，嘗試生產固態(tài)電解質的原料硫化鋰，在對硫化鋰的處理和應用方面頗具技術積累。
據(jù)悉，自2001年以來，出光興產一直致力于全固態(tài)電池的基礎研究，其擁有多項以硫化鋰為原料的硫化物固態(tài)電解質專利。目前，出光興產已有一個生產硫化物固態(tài)電解質的小型試驗工廠，并正在擴充產能，作為未來四到五年內商業(yè)化的基盤。
硫化物固態(tài)電解質粉體
硫化鋰粉體國產化進展
凱亞達
凱亞達近20年一直專注于高純單質、高純化合物等新型半導體材料的研發(fā)、生產和銷售，以做實"高純碲--碲系化合物"的產業(yè)鏈為基礎，不斷研發(fā)并推出市場所需的前沿材料。至今，凱亞達研制的高純材料多達200余種，在國內高純領域領先。其生產的硫化鋰純度達99.99%以上，雜質鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鎳、鉛、硒等總含量小于100ppm，為全球硫化鋰市場的重要參與者。
漢普高新
成都漢普高新材料有限公司是一家專業(yè)從事半導體材料、全固態(tài)電池材料、高純氮化物、高純氧化物、高純碘化物及高純合金材料和化合物半導體材料的開發(fā)及生產的高新技術企業(yè)。硫化鋰純度達99.99%以上，2024年媒體報道其高純硫化鋰產能達50噸，并可根據(jù)市場情況擴大產能，滿足國內外需求。
光華科技
2024年12月光華科技的公告中稱，硫化鋰相關固態(tài)電池材料產品產能為300噸/年，公司可根據(jù)市場需求，在現(xiàn)有廠區(qū)通過購置反應釜等生產設備將產能擴至3000噸/年。該類產品是基于公司的化學分離提純技術延伸開發(fā)的新產品。
鑫潤德
湖北鑫潤德化工有限公司是以化工原料、香精香料及中間體等精細化工等集研發(fā)、生產、銷售為一體的大型高新技術股份制化工企業(yè)。據(jù)相關研報顯示，湖北鑫潤德是中國硫化鋰市場的核心廠商之一。
天齊鋰業(yè)
2024年，天齊鋰業(yè)在互動平臺表示，公司已完成下一代固態(tài)電池關鍵原材料硫化鋰產業(yè)化相關支持工作，累計與十余家下游客戶進行打樣，持續(xù)開展產品質量提升和降本技術優(yōu)化。
2023年，據(jù)國家知識產權局公告，天齊鋰業(yè)一項名為“EV級高純硫化鋰及其制備方法”的專利顯示，該方法純度在99.9％以上，白度80以上，D50≤15μm，工藝操作簡單，安全性高、能耗低，設備要求不高，生產成本低，適合工業(yè)化生產。
贛鋒鋰業(yè)
贛鋒鋰業(yè)采用自產的優(yōu)級硫化鋰原料，向行業(yè)提供硫化物固態(tài)電解質產品。其硫化鋰原料純度≥99.9%。
廈鎢新能
廈鎢新能采用特殊冶煉技術提煉活性鋰化合物，與含硫化合物反應，從源頭控制反應活潑性和反應環(huán)境，保護硫化鋰的存在形式；全套設備自研。產品純度高，成本較低，原材料常見，且反應一步到位，工藝簡單。
恩捷股份
湖南恩捷與中南大學技術團隊自2021年起開始聯(lián)合研發(fā)低成本、高純度硫化鋰產品，近日，湖南恩捷首席科學家劉芳洋表示，目前公司對于硫化鋰與固態(tài)電解質的開發(fā)處于中試階段，預計2024年-2025年底建成百噸級硫化鋰中試線、10噸級硫鹵化物固態(tài)電解質中試線、電解質膜中試生產線，預計2026年-2027年底進入量產階段，建成千噸級硫化鋰量產線，建成千噸級硫鹵化物固態(tài)電解質量產線，實現(xiàn)超薄硫鹵化物電解質批量生產。
天賜材料
據(jù)天賜材料研究院范偉貞報告顯示，2024年，天賜材料已完成Li2S、硫化物固態(tài)電解質實驗室公斤級生產；預計2025年實現(xiàn)Li2S、硫化物固態(tài)電解質百公斤級生產；2026年實現(xiàn)Li2S、硫化物固態(tài)電解質噸級生產；2027年硫化物固態(tài)電解質千噸級產線建成。
深圳研一
深圳研一于2020年布局硫化鋰產品研發(fā)，目前已實現(xiàn)材料的產業(yè)化目標。產品指標具有國際先進性，產品純度高，結晶度高，產品已獲得國內頭部企業(yè)及高�？蒲袌F隊的認可，同時已獲得主流企業(yè)的小批量訂單。
栩辰科技
珠海栩辰科技有限公司通過固相反應可以得到純度高達99.9%的硫化鋰納米粉體，并且工藝流程簡單，成本低，制備出的硫化鋰顆粒尺寸小、純度高。
四川全固態(tài)新材料有限公司
四川全固態(tài)新材料有限公司成立于2024年5月11日，公司主要經營技術開發(fā)、電子專用材料制造、新材料技術研發(fā)、電子專用材料研發(fā)、技術推廣、技術轉讓、新興能源技術研發(fā)等。
參考來源：
涂芳源：用于硫化物固體電解質的高純Li2S低成本合成研究
趙梓翔：硫化鋰的低成本制備提純及其在硫化物電解質中的應用
各企業(yè)官網公告、財聯(lián)社、中國粉體網等。
（中國粉體網編輯整理/平安）
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