硫代磷酸锂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备硫代磷酸锂的新方法，以及可通过所述方法获得的产物，及其尤其作为固体电解质的用途。其作为固体电解质的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】或变体，如“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”应理解为是指包括所陈述的要素或方法步骤或者要素或方法步骤的组，但不排除任何其他要素或方法步骤或者要素或方法步骤的组。根据优选的实施例，词语“包含”和“包括”及其变体意指“仅由......组成”。
[0013]如在本说明书中所使用的，单数形式“一个/种(a/an)”和“该(the)”包括复数情况，除非上下文另外清楚地指出。术语“和/或”包括“和”、“或者”的含义并且也包括与该术语相连的要素的所有其他可能组合。
[0014]术语“在
…
之间”应理解为包括极限值。
[0015]本文可以以范围形式表示比率、浓度、量、以及其他数值数据。应理解仅是为了方便和简洁使用了这种范围形式并且应该灵活理解为不仅包括以范围的极限值明确地叙述的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，就像明确叙述每个数值和子范围一样。例如，约120℃至约150℃的温度范围应理解为不仅包括明确叙述的约120℃至约150℃的极限值，而且包括子范围，如125℃至145℃、130℃至150℃等，以及在所指定的范围内的单个量，包括小数量，例如像122.2℃、140.6℃和141.3℃。
[0016]术语“电解质”特别是指允许离子(例如，Li
+
)迁移通过但不允许电子传导通过的材料。电解质可用于电隔离电池的阴极和阳极同时允许离子(例如，Li
+
)传输通过电解质。根据本专利技术的“固体电解质”特别意指任何种类的材料，其中离子(例如，Li
+
)可以四处移动同时该材料是处于固态的。
[0017]术语“电化学装置”特别是指通过例如电化学和/或静电方法产生和/或存储电能的装置。电化学装置可以包括电化学电池单元如电池，值得注意地是固态电池。电池可以是一次(即单次或“一次性”使用)电池，或二次(即可充电的)电池。
[0018]应理解，如本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括一般的机动车辆如乘用车(包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆)，水运工具(包括各种船和舰)，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他可替代的燃料车辆(例如，衍生自除了石油之外的资源的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种不同动力源的车辆，例如汽油动力的和电动二者的车辆。
具体实施方式
[0019]本专利技术的方法基于包含离子物质的均匀溶液的制备。因此，本专利技术的方法不涉及悬浮液。
[0020]因此，硫代磷酸锂的制备中涉及的所有物质均溶解在溶剂中并且呈如上所提及的离子物质的形式。
[0021]本专利技术的方法的基本特征是如上所定义的温度T1。因此，本专利技术的方法在低温下进行，值得注意地是为了溶解所有物质并且因此在要求的温度下获得溶液S1。
[0022]一旦制备了溶液S1，则进行用于除去溶剂的至少一部分的步骤。然后获得呈固体、优选呈粉末的硫代硫酸锂。
[0023]优选地，术语“溶剂的至少一部分”是指所述溶剂的按重量计至少50％、优选所述溶剂的按重量计至少60％。
[0024]呈(PS4)3‑
形式的P物质优选从前体获得，该前体在由以下组成的组中选择：P2S5、P4S
10
、P4S9和P4S
9+x
(其中0<x<1)。
[0025]呈Li
+
形式的Li物质优选从前体获得，该前体在由以下组成的组中选择：Li2S和LiHS。
[0026]呈多硫化物形式的剩余硫优选从前体获得，该前体在由以下组成的组中选择：P2S5、P4S
10
、P4S9、P4S
9+x
(其中0<x<1)、Li2S、S和LiHS。
[0027]根据实施例，通过在范围从
‑
200℃至10℃、优选从
‑
110℃至0℃的温度下在溶剂中混合硫化锂和硫化磷获得溶液S1。
[0028]根据此实施例，所有反应物在温度T1下有利地一起添加至溶剂中。
[0029]根据另一个实施例，如上所定义的溶液S1通过进行以下步骤获得：
[0030]‑
通过在溶剂中混合硫化锂获得前体溶液；以及
[0031]‑
在包括从
‑
200℃至10℃、优选从
‑
110℃至0℃的温度下将硫化磷添加至所述前体溶液中，以便获得所述溶液S1。
[0032]根据此实施例，溶液S1以两个步骤制备。
[0033]优选地，用于从溶液S1中除去溶剂的至少一部分的步骤是在包括从30℃至200℃、优选从30℃至100℃的温度下进行。根据实施例，该温度可以包括从35℃至65℃。
[0034]用于除去溶剂的步骤可以通过实施常规手段、特别是通过溶剂蒸发进行。
[0035]用于溶剂去除的该优选温度范围是有利的，因为在此类温度值下不会促进二次反应。
[0036]溶液S1的制备可在惰性气氛、真空或H2S流下进行。
[0037]根据实施例，本专利技术的方法在用于除去溶剂的步骤之后包括另外的步骤。优选地，溶剂除去后，然后在包括从150℃至700℃的温度下对硫代磷酸锂进行热处理。
[0038]此步骤包括用于除去溶剂的步骤之后获得的固体硫代硫酸锂的热处理。
[0039]优选地，本专利技术的方法使用的溶剂能够溶解硫代磷酸锂、硫化锂和硫化磷。如上所提及的，该溶剂因此给出如先前所定义的均匀的溶液S1。
[0040]根据优选的实施例，溶剂是脂肪醇。最优选地，溶剂选自由以下组成的组：乙醇、甲醇及其混合物。
[0041]根据优选的实施例，温度T1包括从
‑
110℃至0℃、优选从
‑
110℃至
‑
10℃、并且最优选从
‑
100℃至
‑
50℃、值得注意的是从
‑
90℃至
‑
70℃。例如，T1是约
‑
80℃。
[0042]根据具体的实施例，从溶液S1中除去溶剂的至少一部分的步骤期间使用的温度包括从35℃至65℃并且温度T1包括从
‑
110℃至
‑
10℃、优选从
‑
100℃至
‑
50℃。
[0043]特别地，在溶液S1的制备期间，温度T1保持恒定。
[0044]有利地，根据本专利技术的方法允许相对于化学计量少得多并且甚至没有整体和局部偏差。
[0045]根据实施例，硫代磷酸锂在由以下组成的组中选择：Li3PS4、Li7PS6、Li7P3S
11
和Li
9.6
P3S
12
。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备硫代磷酸锂的方法，该方法包括至少一个用于在包括从
‑
200℃至10℃的温度T1下制备溶液S1的步骤，所述溶液S1包含溶剂和至少呈(PS4)3‑
形式的P物质、呈Li
+
形式的Li物质以及呈多硫化物形式的剩余硫；随后是用于从所述溶液S1中除去该溶剂的至少一部分以获得硫代磷酸锂的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在包括从
‑
200℃至10℃的温度下在该溶剂中混合硫化锂和硫化磷获得该溶液S1。3.根据权利要求1所述的方法，其中，该溶液S1从以下步骤获得：
‑
通过在该溶剂中混合硫化锂来获得前体溶液；
‑
在包括从
‑
200℃至10℃的温度下将硫化磷添加至所述前体溶液中；以便获得所述溶液S1。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，用于从该溶液S1中除去该溶剂的至少一部分的该步骤是在包括从30℃至200℃的温度下进行。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，该溶液S1的制备是在惰性气氛、真空或H2S流下进行。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，然后在包括从150℃至700℃的温度下对硫代磷酸锂进行热处理。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，该溶剂能够溶解硫代磷酸锂、硫化锂和硫化磷。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，该溶剂是脂肪醇。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，该溶剂在由以下组成的组中选择：乙醇、甲醇、及其混合物。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，该温度T1包括从
‑
110℃至0℃、优选从
‑
110℃至

【专利技术属性】
技术研发人员：MD，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：