中国粉体网讯 全固态锂电池由于采用不可燃的固态电解质，可有效改善电池安全性问题。在已开发的固态电解质中，硫化物固态电解质因其较高的离子导电率，引起了国内外研究机构的高度关注。Li2S是合成硫化物电解质的关键原材料，而Li2S的高成本导致硫化物电解质价格居高不下，因此低成本大规模合成Li2S是推进硫化物电解质和硫化物全固态电池实用化的关键。
硫化锂粉体（图源：凯亚达）
很长一段时间以来，硫化锂一直是一种新奇的化合物，几乎没有任何实际应用。直至近10年，研究人员在开发先进的下一代锂离子电池材料时对这种化合物产生了浓厚的兴趣，使用Li2S为原材料合成的具有超高离子电导率的电解质不断被报道。
硫化物固态电解质
现在，Li2S已经成为了可充电电池领域的明星材料，不仅用于合成硫化物固态电解质(如(100-x)Li2S-xP2S5、Li2S-MxSy-P2S5等)，还直接用于新兴电池体系锂硫电池的正极。随着动力电池产业的发展，硫化物固态电解质及锂硫电池体系研究逐渐加深，对硫化锂的需求也将进一步加大。
硫化锂粉体的制备方法
虽然用硫化锂做原材料制备的硫化物固态电解质具有较高的离子导电率，但是硫化锂材料本身具有比较突出的问题，其具有活泼的化学性质，在空气中易水解产生剧毒的硫化氢气体，因此不能直接存在于自然界中。由于在空气中不稳定，也导致了其制备和储存需要非常复杂的工艺。目前，有关于硫化锂合成方法的相关报道中，主要包括以下几种：锂/硫干法、锂/硫湿法、复分解反应法、镁热还原反应法、氢热还原反应法以及碳热还原反应法。
目前，实验室合成硫化锂的主要方法包括：(1)利用锂金属或高活性的含锂化合物(如LiOEt、LiH等)作为锂源，制备的Li2S纯度较高，但因其原材料价格高昂，导致其制备成本较高；(2)利用低活性的锂盐(如Li2SO4、Li2CO3、LiOH等)作为锂源，具有较低的成本，但制备的Li2S纯度较低，很难达到电池级标准。
值得注意的是，合成Li2S的原料H2S气体是天然气中的一种杂质，也是石油工业的副产品，由于其高毒性，其运输和储存成本很高，但实际上在原产地是几乎免费的。在那里，H2S作为废气直接燃烧或通过克劳斯法(H2S与其燃烧产物SO2的歧化反应)转化为硫，每年生产的数千万吨商业硫大多数来自H2S。如果将H2S废气转化为Li2S，不仅可以获得高附加值，而且还更加绿色环保。
事实上，据中国粉体网了解，日本石化巨头出光兴产正是按此思路利用石油精炼过程中产生的副产品，尝试生产固态电解质的原料硫化锂，在对硫化锂的处理和应用方面颇具技术积累。
据悉，自2001年以来，出光兴产一直致力于全固态电池的基础研究，其拥有多项以硫化锂为原料的硫化物固态电解质专利。目前，出光兴产已有一个生产硫化物固态电解质的小型试验工厂，并正在扩充产能，作为未来四到五年内商业化的基盘。
硫化物固态电解质粉体
硫化锂粉体国产化进展
凯亚达
凯亚达近20年一直专注于高纯单质、高纯化合物等新型半导体材料的研发、生产和销售，以做实"高纯碲--碲系化合物"的产业链为基础，不断研发并推出市场所需的前沿材料。至今，凯亚达研制的高纯材料多达200余种，在国内高纯领域领先。其生产的硫化锂纯度达99.99%以上，杂质铝、钙、铜、铁、镁、镍、铅、硒等总含量小于100ppm，为全球硫化锂市场的重要参与者。
汉普高新
成都汉普高新材料有限公司是一家专业从事半导体材料、全固态电池材料、高纯氮化物、高纯氧化物、高纯碘化物及高纯合金材料和化合物半导体材料的开发及生产的高新技术企业。硫化锂纯度达99.99%以上，2024年媒体报道其高纯硫化锂产能达50吨，并可根据市场情况扩大产能，满足国内外需求。
光华科技
2024年12月光华科技的公告中称，硫化锂相关固态电池材料产品产能为300吨/年，公司可根据市场需求，在现有厂区通过购置反应釜等生产设备将产能扩至3000吨/年。该类产品是基于公司的化学分离提纯技术延伸开发的新产品。
鑫润德
湖北鑫润德化工有限公司是以化工原料、香精香料及中间体等精细化工等集研发、生产、销售为一体的大型高新技术股份制化工企业。据相关研报显示，湖北鑫润德是中国硫化锂市场的核心厂商之一。
天齐锂业
2024年，天齐锂业在互动平台表示，公司已完成下一代固态电池关键原材料硫化锂产业化相关支持工作，累计与十余家下游客户进行打样，持续开展产品质量提升和降本技术优化。
2023年，据国家知识产权局公告，天齐锂业一项名为“EV级高纯硫化锂及其制备方法”的专利显示，该方法纯度在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。
赣锋锂业
赣锋锂业采用自产的优级硫化锂原料，向行业提供硫化物固态电解质产品。其硫化锂原料纯度≥99.9%。
厦钨新能
厦钨新能采用特殊冶炼技术提炼活性锂化合物，与含硫化合物反应，从源头控制反应活泼性和反应环境，保护硫化锂的存在形式；全套设备自研。产品纯度高，成本较低，原材料常见，且反应一步到位，工艺简单。
恩捷股份
湖南恩捷与中南大学技术团队自2021年起开始联合研发低成本、高纯度硫化锂产品，近日，湖南恩捷首席科学家刘芳洋表示，目前公司对于硫化锂与固态电解质的开发处于中试阶段，预计2024年-2025年底建成百吨级硫化锂中试线、10吨级硫卤化物固态电解质中试线、电解质膜中试生产线，预计2026年-2027年底进入量产阶段，建成千吨级硫化锂量产线，建成千吨级硫卤化物固态电解质量产线，实现超薄硫卤化物电解质批量生产。
天赐材料
据天赐材料研究院范伟贞报告显示，2024年，天赐材料已完成Li2S、硫化物固态电解质实验室公斤级生产；预计2025年实现Li2S、硫化物固态电解质百公斤级生产；2026年实现Li2S、硫化物固态电解质吨级生产；2027年硫化物固态电解质千吨级产线建成。
深圳研一
深圳研一于2020年布局硫化锂产品研发，目前已实现材料的产业化目标。产品指标具有国际先进性，产品纯度高，结晶度高，产品已获得国内头部企业及高校科研团队的认可，同时已获得主流企业的小批量订单。
栩辰科技
珠海栩辰科技有限公司通过固相反应可以得到纯度高达99.9%的硫化锂纳米粉体，并且工艺流程简单，成本低，制备出的硫化锂颗粒尺寸小、纯度高。
四川全固态新材料有限公司
四川全固态新材料有限公司成立于2024年5月11日，公司主要经营技术开发、电子专用材料制造、新材料技术研发、电子专用材料研发、技术推广、技术转让、新兴能源技术研发等。
参考来源：
涂芳源：用于硫化物固体电解质的高纯Li2S低成本合成研究
赵梓翔：硫化锂的低成本制备提纯及其在硫化物电解质中的应用
各企业官网公告、财联社、中国粉体网等。
（中国粉体网编辑整理/平安）
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