硫化锂的制造方法技术

硫化锂的制造方法包括：准备工序(步骤S12)，将原料和还原剂投入到炉中，所述原料以具有到120℃为止重量减少5％以上且25％以下的特性的硫酸锂为主成分；及升温工序(步骤S14)，在炉中，将原料和还原剂进行加热以使其升温。升温。升温。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫化锂的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种硫化锂的制造方法。

技术介绍

[0002]作为锂电池的固体电解质，已知有硫化锂。在专利文献1中公开了使氢氧化锂在非质子性有机溶剂中与硫化氢反应而形成氢硫化锂，并且进一步进行反应而制造硫化锂的方法。
[0003]在专利文献2中公开了一种不使用有机溶剂的硫化锂的制造方法。在专利文献2中，使金属锂和硫蒸气或硫化氢反应，以使在金属锂上生成硫化锂。然后，使未反应的金属锂在高温下熔融，并使其扩散并渗透到已生成的硫化锂中，然后进行冷却。然后，再次使金属锂与硫蒸气或硫化氢反应而生成硫化锂。重复这种循环，以使金属锂进行100％的反应。
[0004]在专利文献3中公开了使碳酸锂在硫化氢中进行反应而制造硫化锂的方法。
[0005]在专利文献4中公开了不使用硫化氢的硫化锂的制造方法。在专利文献4中，通过将硫酸锂和碳粉末分别调整为微粒进行混合，使反应面积增加，从而使未反应原料减少。
[0006]专利文献1：日本特开2006
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151725号公报
[0007]专利文献2：日本特开平9
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110404号公报
[0008]专利文献3：日本特开2012
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221819号公报
[0009]专利文献4：日本特开2013
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227180号公报
[0010]在专利文献1中记载的技术中，因使用有机溶剂而成本会增加。在专利文献2所述的技术中，需要重复进行反应循环，因此成本会增加。在专利文献3中记载的技术中，由于使用有毒的硫化氢气体，因此有可能难以管理，并难以确保安全。在专利文献4中记载的技术中，由于必须调整为微粒进行混合，因此工序会增加。并且，在使用如回转窑那样的设备进行制造的情况下，微粒在设备内部飞散，因此有可能回收量会减少。如此，锂电池中使用的离子电导率高的硫化锂的制造方法有改善的余地。

技术实现思路

[0011]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种离子电导率高的硫化锂的更适当的制造方法。
[0012]为了解决上述课题并实现目的，本专利技术的硫化锂的制造方法包括：准备工序，将原料和还原剂投入到炉中，所述原料以具有到120℃为止重量减少5％以上且25％以下的特性的硫酸锂为主成分；及升温工序，在所述炉中，将所述原料和所述还原剂进行加热以使其升温。
[0013]本专利技术的硫化锂的制造方法发挥能够更适当地制造离子电导率高的硫化锂的效果。
附图说明
[0014]图1是表示硫化锂的制造方法的工序的流程图。
[0015]图2是表示包括回转窑的制造装置的一例的示意图。
[0016]图3是在本实施方式中升温时的硫酸锂原料的SEM照片。
[0017]图4是表示实施例的试验结果的图表，是表示X射线衍射测定的测定结果的图表。
[0018]图5是表示实施例的试验结果的图表，是表示交流阻抗测定的图表。
具体实施方式
[0019]以下，参考附图，对本专利技术进行详细说明。另外，本专利技术并非由用于实施专利技术的下述方式(以下，称为实施方式)限定。并且，在下述实施方式中的构成要素中，包括本领域技术人员容易设想的构成要素、实质上相同的构成要素、所谓的等同范围的构成要素。此外，下述实施方式中公开的构成要素可以适当地组合。
[0020]使用图1、图2对硫化锂的制造方法进行说明。图1是表示硫化锂的制造方法的工序的流程图。图2是表示包括回转窑的制造装置的一例的示意图。
[0021]本实施方式的硫化锂的制造方法通过将作为原料的硫酸锂和还原剂放入一个炉中使其升温而制造硫化锂，所述原料以具有到120℃为止重量减少5％以上且25％以下的特性的硫酸锂为主成分。
[0022]以具有到120℃为止重量减少5％以上且25％以下的特性的硫酸锂为主成分的原料是指，在硫酸锂N水合物(N＝0～1)中发生5％以上且25％以下的重量减少的水合状态的硫酸锂的混合物。若为这种硫酸锂N水合物，则因升温时的体积变化而在硫酸锂表面产生细微的裂纹，因此表面积增加，未反应残渣会减少。若重量减少小于5％，则不足以在整个原料中形成裂纹。并且，在重量减少25％以上的情况下，因水分量多而导致粒子彼此结合，不易与还原剂混合。并且，必须使形成裂纹时所需的水分以上的水分挥发，因此效率不高。
[0023]硫酸锂的平均粒径优选为10μm以上且100μm以下，更优选为15μm以上且80μm以下，进一步优选为30μm以上且50μm以下。本实施方式的硫化锂的制造方法的原料即硫酸锂不需要呈微粒状。因此，例如，即使在使用如回转窑11那样的设备进行制造的情况下，粉末状硫酸锂在回转窑11的窑主体(炉)12的内部飞散而难以回收的可能性也会降低。
[0024]还原剂只要是例如活性炭那样以碳为主成分的材料即可，不受限定。在本实施方式中，对还原剂为活性炭的情况进行说明。活性炭的平均粒径优选为1μm以上且10μm以下。
[0025]如图1所示，硫化锂的制造方法包括：将硫酸锂和还原剂投入到炉中的准备工序(步骤S12)；使炉升温的升温工序(步骤S14)；以及对炉进行冷却的冷却工序(步骤S16)。
[0026][准备工序][0027]在准备工序中，将硫酸锂和还原剂以规定的摩尔比投入到炉中。并且，在准备工序中，将硫酸锂和还原剂以规定的摩尔比进行混合。作为还原剂的活性炭与硫酸锂的摩尔比例如以C/Li2SO4比计优选为2以上且4以下。
[0028][升温工序][0029]在升温工序中，在炉中将硫酸锂和还原剂进行加热以使其升温。在升温工序中，硫酸锂被脱水，并且被还原剂还原。在升温工序中，例如在露点为
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60℃的非活性气氛下升温到700℃以上且950℃以下，优选升温到800℃以上且850℃以下的温度范围。非活性气体的
种类为氩气或氮气。若在700℃以下的温度范围内，则硫酸锂与还原剂的反应速度慢，从而生产率低。若在950℃以上的温度范围内，则由于是硫化锂的熔点以上，因此硫化锂会熔解。若在850℃以上的温度范围内，则由于是作为原料的硫酸锂的熔点以上，因此未反应而残留的硫酸锂会熔解。若在800℃以上且850℃以下的温度范围内，则可以得到硫酸锂不熔解而保持粒子形状的硫化锂。若在800℃以上且850℃以下的温度范围内，则反应速度高，从而生产率高。
[0030]在升温工序中，优选在开始加热之后以10℃/分钟以上的升温速度升温，来达到所期望的温度范围。在升温工序中，所期望的温度范围内的加热时间优选为5分钟以上且90分钟以下。之所以优选将加热时间设在上述范围内，是因为若长时间保持在高温，则逐渐引起晶粒生长，从而会引起反应性的降低。
[0031]图3是在本实施方式中升温时的硫酸锂原料的SEM照片。在升温工序中，根据本实施方式的条件，硫酸锂的粒子有较大的体积变化，因此如图3所示那样会形成细微的裂纹(裂缝)，从而反应面积变广。由此，未反应而残留的硫酸锂会减少。由于在硫酸锂的粒子中形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种硫化锂的制造方法，包括：准备工序，将原料和还原剂投入到炉中，所述原料以具有到120℃为止重量减少5％以上且25％以下的特性的硫酸锂为主成分；及升温工序，在所述炉中，将所述原料和所述还原剂进行加热以使其升温。2.根据权利要求1所述的硫化锂的制造方法，其中，在所述升温工序中，使经混合的所述原料与所述还原剂升温。...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊池文武，久芳完治，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：