一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法。所述利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法包括以下步骤：步骤A：在惰性气体条件下，取1.5~2.5g氯化锂、0.5L工业级正丁基锂溶液(2.5mol/L)与1.5~2.5L正己烷充分混合得到混合溶液，并将所得的混合溶液装入密闭容器中；步骤B：在密闭条件下，先将H2S气体按照速率10.5L/h经过潜管通入洗气瓶中，随后再经过潜管通入步骤A得到的混合溶液中，反应温度控制为25℃~40℃，并不断搅拌反应4h~6h，得到反应浆料；步骤C：在惰性气体条件下，将上述步骤B反应得到的浆料用G3砂芯漏斗进行过滤，得到粗硫化锂固体湿料。本发明专利技术的利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法，工艺简单，收率高，经济价值高，易工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法
本专利技术涉及一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法。
技术介绍
硫化锂是全固态锂离子电池中潜在玻璃态固体电解质原料之一。由硫化锂制备的硫化物电解质是目前导电率最高的一类固态电解质，室温下可达10-4～10-3S/cm，且电化学窗口在5V以上，在锂离子电池中应用前景较好。目前合成硫化锂合成主要方法具体分为两种，主要是将一种或多种含锂化合物和单质硫在600℃~1500℃的温度下制备硫化锂，实验步骤简单，但不足是需要在高温、非氧化气氛或还原条件下进行反应，且容易生成多硫化锂物对实验条件要求苛刻，不利于大规模生产。另一种是非质子性有机溶剂中使氢氧化锂和硫化氢直接反应得到硫化锂，反应中产生硫化锂(Li2S)和硫氢化锂(LiHS)的混合物，且反应中产生的水也会影响硫化锂的质量与纯度。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法，制备的硫化锂具有纯度高（≥99.9%），粒径均一，结晶度高。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法，所述方法包括以下步骤：步骤A：在惰性气体条件下，取1.5~2.5g氯化锂、0.5L工业级正丁基锂溶液(2.5mol/L)与1.5~2.5L正己烷充分混合得到混合溶液，并将所得的混合溶液装入密闭容器中；步骤B：在密闭条件下，先将H2S气体按照速率10.5L/h经过潜管通入洗气瓶中，随后再经过潜管通入步骤A得到的混合溶液中，反应温度控制为25℃~40℃，并不断搅拌反应4h~6h，得到反应浆料；步骤C：在惰性气体条件下，将上述步骤B反应得到的浆料用G3砂芯漏斗进行过滤，得到粗硫化锂固体湿料，并用0.5L除水后的正己烷将粗硫化锂湿料淋洗三次；步骤D：在惰性气体条件下，上述步骤C得到的淋洗后的硫化锂湿料，加入0.5~1L的预先除水NMP搅拌1~2h，随后用G3砂芯漏斗过滤得到精硫化锂湿料；步骤E：将步骤D得到的精硫化锂湿料放入真空干燥箱中以205℃真空8h，得到烘干后的硫化锂；步骤F：将步骤E烘干后的硫化锂放入真空不锈钢密闭的装置中，装置抽真空后放入550℃气氛炉中，在惰性气体保护中保温2~4h，随后自然冷却得到高纯硫化锂；步骤G：将上述步骤F热处理后高纯硫化锂在惰性气体保护下以2000转/min，粉碎1~2min，得到白色的无水硫化锂粉末，进行真空包装。进一步的，所述步骤A加入的丁基锂为工业级，浓度为2.5mol/L，正己烷的加入量为丁基锂的体积比为3~5:1。进一步的，所述步骤B中H2S气体需先通入洗气瓶进行净化，洗气瓶中装入的物质为硫化锂正己烷混合溶液，H2S气体按照速率10.5L/h通入。进一步的，所述步骤C中用于淋洗的正己烷需要预先进行除水处理，除水后的正己烷≤50ppm，且正己烷的用量与丁基锂的用量体积比为1:1。进一步的，所述步骤D中用于溶解的NMP需要除水处理，除水后的NMP≤100ppm，且NMP的用量与丁基锂的体积比为1~2:1。进一步的，所述步骤E、步骤F中的惰性气体为氩气或者氮气。相对于现有技术而言，本专利技术的一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法，工业级丁基锂与硫化氢在正己烷溶液中，在25~40℃的温度范围内，在惰性条件下，进行反应。硫化锂作为白色固体析出并且可以在反应结束后通过过滤和干燥分离，全程反应中未引入水和杂质，最终可得到高纯硫化锂。其合成原理：。专利技术的一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法，得到的硫化锂杂质少，纯度高，粒径较小100nm左右，结晶度高。所得的硫化锂制备的硫化物电解质电导率达到10-3S/cm级别，达到液态商业电解质水平，具有良好应用前景。具体实施方式本专利技术提供一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A（溶液混合）：在惰性气体条件下，取1.5~2.5g氯化锂、0.5L工业级正丁基锂溶液(2.5mol/L)与1.5~2.5L正己烷充分混合得到混合溶液，并将所得的混合溶液装入密闭容器中；步骤B（气液反应）：在密闭条件下，先将H2S气体按照一定速率（10.5L/h）经过潜管通入洗气瓶中，随后再经过潜管通入步骤A得到的混合溶液中，反应温度控制为25℃~40℃，并不断搅拌反应4h~6h，由此得到反应浆料；步骤C（过滤淋洗）：在惰性气体条件下，将上述步骤B反应得到的浆料用G3砂芯漏斗进行过滤，得到粗硫化锂固体湿料，并用0.5L除水后的正己烷将粗硫化锂湿料淋洗三次；步骤D（溶解过滤）：在惰性气体条件下，上述步骤C得到的淋洗后的硫化锂湿料，加入0.5~1L的预先除水NMP搅拌1~2h，随后用G3砂芯漏斗过滤即得到精硫化锂湿料；步骤E（真空烘干）：将步骤D得到的精硫化锂湿料放入真空干燥箱中以205℃真空8h，即得到烘干后的硫化锂；步骤F（热处理）：将步骤E烘干后的硫化锂放入真空不锈钢密闭的装置中，装置抽真空后放入550℃气氛炉中，在惰性气体保护中保温2~4h，随后自然冷却即得到高纯硫化锂；步骤G（粉碎、包装）：将上述步骤F热处理后高纯硫化锂在惰性气体保护下以2000转/min，粉碎1~2min，即得到白色的无水硫化锂粉末，然后进行真空包装。进一步的，所述步骤A加入的丁基锂为工业级，浓度为2.5mol/L，正己烷的加入量为丁基锂的体积比为3~5:1。进一步的，所述步骤B中H2S气体需先通入洗气瓶进行净化，洗气瓶中装入的物质为硫化锂正己烷混合溶液，H2S气体按照速率10.5L/h通入，以保证反应的稳定，防止气体通入过快，导致H2S会有大部分未反应，同时也可以防止反应过快，放出大量的热导致体系的温度变化巨大。进一步的，所述步骤C中用于淋洗的正己烷需要预先进行除水处理，除水后的正己烷≤50ppm，且正己烷的用量与丁基锂的用量体积比为1:1。进一步的，所述步骤D中用于溶解的NMP需要除水处理，除水后的NMP≤100ppm，且NMP的用量与丁基锂的体积比为1~2:1。进一步的，所述步骤E、步骤F中的惰性气体为氩气或者氮气。本专利技术的一种制备高纯硫化锂的方法还可以是：所述步骤A，加入氯化锂的目的在于防止丁基锂与H2S随着反应的进行产生的硫化锂出现假稠现象，造成搅拌困难以及反应不均。所述步骤B，洗气瓶中主要成分为正己烷与硫化锂混合物。其固液比为1：5~1：10。所述步骤B，其反应终点判定为反应4~6h后在惰性气体条件下取3~5ml反应浆料，并加入30~50ml正己烷搅拌均匀后，用G4砂芯漏斗过滤，随后向得到溶液滴加酚酞与少量水，溶液不变色即证明反应完全。实施例1步骤A（溶液混合）：在惰性气体条件下，取1.5g氯化锂，0.5L正丁基锂溶液(2.5mol/L)与1.5L正己烷充分混合得到混合溶液，并将所得的混合溶液装入密闭容器中。步骤B（气液反应）：在密闭条件下，温度为25℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：/n步骤A：在惰性气体条件下，取1.5~2.5g氯化锂、0.5L工业级正丁基锂溶液(2.5mol/L)与1.5~2.5L正己烷充分混合得到混合溶液，并将所得的混合溶液装入密闭容器中；/n步骤B：在密闭条件下，先将H2S气体按照速率10.5L/h经过潜管通入洗气瓶中，随后再经过潜管通入步骤A得到的混合溶液中，反应温度控制为25℃~40℃，并不断搅拌反应4h~6h，得到反应浆料；/n步骤C：在惰性气体条件下，将上述步骤B反应得到的浆料用G3砂芯漏斗进行过滤，得到粗硫化锂固体湿料，并用0.5L除水后的正己烷将粗硫化锂湿料淋洗三次；/n步骤D：在惰性气体条件下，上述步骤C得到的淋洗后的硫化锂湿料，加入0.5~1L的预先除水NMP搅拌1~2h，随后用G3砂芯漏斗过滤得到精硫化锂湿料；/n步骤E：将步骤D得到的精硫化锂湿料放入真空干燥箱中以205℃真空8h，得到烘干后的硫化锂；/n步骤F：将步骤E烘干后的硫化锂放入真空不锈钢密闭的装置中，装置抽真空后放入550℃气氛炉中，在惰性气体保护中保温2~4h，随后自然冷却得到高纯硫化锂；/n步骤G：将上述步骤F热处理后高纯硫化锂在惰性气体保护下以2000转/min，粉碎1~2min，得到白色的无水硫化锂粉末，进行真空包装。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用工业级丁基锂制备高纯硫化锂的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤A：在惰性气体条件下，取1.5~2.5g氯化锂、0.5L工业级正丁基锂溶液(2.5mol/L)与1.5~2.5L正己烷充分混合得到混合溶液，并将所得的混合溶液装入密闭容器中；
步骤B：在密闭条件下，先将H2S气体按照速率10.5L/h经过潜管通入洗气瓶中，随后再经过潜管通入步骤A得到的混合溶液中，反应温度控制为25℃~40℃，并不断搅拌反应4h~6h，得到反应浆料；
步骤C：在惰性气体条件下，将上述步骤B反应得到的浆料用G3砂芯漏斗进行过滤，得到粗硫化锂固体湿料，并用0.5L除水后的正己烷将粗硫化锂湿料淋洗三次；
步骤D：在惰性气体条件下，上述步骤C得到的淋洗后的硫化锂湿料，加入0.5~1L的预先除水NMP搅拌1~2h，随后用G3砂芯漏斗过滤得到精硫化锂湿料；
步骤E：将步骤D得到的精硫化锂湿料放入真空干燥箱中以205℃真空8h，得到烘干后的硫化锂；
步骤F：将步骤E烘干后的硫化锂放入真空不锈钢密闭的装置中，装置抽真空后放入550℃气氛炉中，在惰性气体保护中保温2~4h，随后自然冷却得到高纯硫化锂；
步骤G：将上述步骤F热处理后高纯硫化锂在惰性气体保护下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良彬，廖萃，叶明，胡志华，潘志芳，胡斌，张建勇，胡中，廖毛女，
申请(专利权)人：江西赣锋锂业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36