：本發(fā)明涉及電池用材料，更具體地說一種基于復分解反應制備硫化鋰的方法。
背景技術
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背景技術：
1、根據(jù)電動汽車及相關產(chǎn)業(yè)鏈權威機構的研究，2023年全球的新能源車銷售突破1465.3萬輛，同比增長35.4％；其中，中國以949.5萬輛的銷量領跑。固態(tài)鋰離子電池作為下一代電池技術的有力候選，為新能源電車的發(fā)展帶來了新的希望。
2、固態(tài)電解質(ses)是可實現(xiàn)高性能、全固態(tài)鋰電池(asslbs)的核心部件，其離子導電率和對電子的絕緣性能至關重要。目前，ses材料的研究主要聚焦于四大類：有機聚合物ses、氧化物ses、鹵化物ses和硫化物ses。硫化鋰(li2s)是硫化物ses的重要原料之一。因此探索低成本合成高純li2s的技術方案，是實現(xiàn)硫化物ses及asslbs商業(yè)化的重要一步。
3、目前，合成硫化鋰的方法按照鋰源不同可以分為這幾種：鋰金屬法、有機鋰鹽法和無機鋰鹽法。無機鋰鹽法中具有代表性的是復分解反應法和li2so4還原法。其中復分解反應發(fā)是一種綠色、安全、高效的li2s合成方法，通過將價格相對低廉的氯化鋰和硫化鈉在無水乙醇中發(fā)生復分解反應后得到li2s。反應方程式如下所示：
4、na2s+2licl→li2s+2nacl↓
5、該反應的基普斯自由能小于零，在常溫下就能夠自發(fā)進行，另外該反應生成的nacl在無水乙醇中的溶解度較差，所以該反應能夠迅速進行。將nacl過濾出來之后就能得到li2s的乙醇溶液。
6、專利cn112551491a公開了一種硫化鋰的制備方法，先在惰性氣氛保護下，稱取鋰源化合物和硫源化合物并分別制備其醇溶液，然后將鋰源化合物的醇溶液加入硫源化合物的醇溶液中，磁力攪拌后將充分反應的產(chǎn)物離心，收集上清液；然后將其轉移至管式爐中加熱結晶，得到硫化鋰粗產(chǎn)品；接著利用n-甲基吡咯烷酮或丙酮洗滌并離心所述硫化鋰粗產(chǎn)品，收集固體產(chǎn)物；再利用正己烷洗滌并離心所述固體產(chǎn)物，干燥，得到硫化鋰。該方法通過復分解反應，可以得到硫化鋰，但是該方法整體純度不夠，反應效率不佳。
7、因此急需一種能進一步提高純度和收率的通過復分解反應制備電池級硫化鋰的方法。
技術實現(xiàn)思路
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技術實現(xiàn)要素：
1、本發(fā)明擬提供一種新的復分解反應制備電池級硫化鋰的方法，以解決現(xiàn)有技術中復分解反應法制備硫化鋰純度和收率不高的實際問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術思路如下：
3、利用硫源化合物和鋰源化合物之間的復分解反應原理來制備硫化鋰，通過對反應原料的添加方式和溶劑的選擇上進行改進，進一步提高復分解反應的效率，從而提升硫化鋰的收率。
4、本發(fā)明的技術方案包括如下步驟：
5、(1)在惰性氣體保護下，分別取鋰源化合物和硫源化合物在溶劑中進行溶解制備成溶液；將硫源化合物溶液分批次添加到鋰源化合物溶液中，磁力攪拌得到懸濁液；
6、(2)在惰性氣氛保護下，離心所述懸濁液，收集上清液；
7、(3)將所述上清液轉移至反應爐中，通入惰性氣氛保護，加熱蒸發(fā)結晶，得到硫化鋰粗產(chǎn)品；
8、(4)在惰性氣氛保護下，利用n-甲基吡咯烷酮或丙酮洗滌所述硫化鋰粗產(chǎn)品，離心，收集固體產(chǎn)物；
9、(5)在惰性氣氛保護下，利用正己烷洗滌所述固體產(chǎn)物，離心，真空干燥，得到硫化鋰。
10、其中所述惰性氣氛為氮氣或者氬氣，所述反應爐為管式爐或馬弗爐。
11、其中，步驟(1)中的鋰源化合物為氯化鋰，硫源化合物為無水硫化鈉；溶劑為無水乙醇和乙腈的混合溶劑，其中無水乙醇和乙腈的體積比例為(6-10)：1。
12、優(yōu)選地，硫源化合物和鋰源化合物的整體摩爾比為(0.7-0.9)：2。其中，第一次添加硫源化合物和鋰源化合物的摩爾比為(0.5-0.6)：2；其余的硫源化合物在反應4-6h后加入，加入后繼續(xù)攪拌時間為2-8h。
13、其中，步驟(1)中，所述磁力攪拌的轉速為500-800rpm。
14、其中，步驟(3)中，所述加熱的條件為在50-80℃下預熱3-8h，然后升溫至200-500℃，繼續(xù)加熱時間為6-24h。
15、步驟(2)、(4)和(5)中，所述離心的轉速為4000-10000rpm，時間為5-30min。
16、在本發(fā)明中，通過采用分批次加入硫源化合物的方法，能夠有效確保反應體系中鋰源化合物始終處于過量狀態(tài)。這一設計不僅能夠充分消耗硫源化合物，還由于體系中氯離子濃度較高，使得生成的nacl更容易析出，從而進一步推動反應的進行。
17、其次，本發(fā)明對溶劑體系進行了優(yōu)化，將單一的無水乙醇替換為無水乙醇與乙腈的混合溶劑。這一改進顯著降低了nacl在溶劑中的溶解度，同時不影響鋰源化合物和硫源化合物在溶劑中的溶解性能，從而進一步促進了反應的進行。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下的有益效果：
18、通過分批次加入硫源化合物，確保了反應初期和中期鋰源化合物始終處于較高比例，從而充分消耗硫源化合物，提高了反應效率。采用無水乙醇與乙腈的混合溶劑，顯著降低了nacl的溶解度，同時不影響反應物的溶解性能，進一步推動了反應的進行。通過上述技術改進，本發(fā)明顯著提高了硫化鋰的合成效率，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了更高效、更經(jīng)濟的解決方案。
1.一種基于復分解反應制備電池級硫化鋰的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性氣氛為氮氣或者氬氣，所述反應爐為管式爐或馬弗爐。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中的鋰源化合物為氯化鋰，硫源化合物為無水硫化鈉；溶劑為無水乙醇和乙腈的混合溶劑，其中無水乙醇和乙腈的體積比例為(6-10)：1。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，硫源化合物和鋰源化合物的整體摩爾比為(0.7-0.9)：2。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于：第一次添加硫源化合物和鋰源化合物的摩爾比為(0.5-0.6)：2；其余的硫源化合物在反應4-6h后加入，加入后繼續(xù)攪拌時間為2-8h。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述磁力攪拌的轉速為500-800rpm。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述加熱的條件為在50-80℃下預熱3-8h，然后升溫至200-500℃，繼續(xù)加熱時間為6-24h。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)、(4)和(5)中，所述離心的轉速為4000-10000rpm，時間為5-30min。