【會議報告】硫化鋰納米粉體材料的產業化

硫化物固態電解質因其高離子導電率、良好的電化學和熱穩定性以及優異的界面接觸性能，被認為是固態電池的重要技術路線之一。

硫化鋰納米粉末材料由于其理論容量高，可以作為正極材料和預鋰化試劑，又是硫化物固體電解質不可缺少的前驅體，具有廣闊的應用前景。

硫化鋰的制備方法

硫化鋰可以通過球磨法、有機鋰溶劑熱方法、離子交換法、熱還原方法（碳熱還原和金屬熱還原）等方法合成。

球磨法將單質硫和金屬鋰/氫化鋰按比例混合后通過研磨或混合進行機械球磨反應得到硫化鋰。這種方法在合成Li₂S納米粉末材料方面因其簡單性、最小的副反應、成本效益和環境友好性而引人注目。

有機溶劑熱法是通過在乙醇、已烷、甲苯、四氫呋喃或硝基甲基吡咯烷酮等有機溶劑中，使鋰或鋰化合物與硫或硫化合物反應來實現的。這種方法合成Li₂S納米粉末材料的優勢包括易于純化和溶劑回收，最大限度地減少廢物。

離子交換法通過將鹵化鋰或硝酸鹽與硫化鈉或硫化氫在有機溶劑中反應來合成Li₂S納米粉末材料。

熱還原法包括碳熱還原和金屬熱還原，利用高溫促進金屬化合熱還原方法，物與還原劑(如碳或鎂)之間的反應，產生鋰硫納米粉末材料。碳熱還原使用碳作為還原劑，通常是將硫酸鋰與多孔碳或石墨烯(由蔗糖或明膠等前體衍生)等碳源反應。盡管其簡單且不使用有害溶劑，但碳熱還原需要大量的能量，導致運營成本高。同時，潛在的H₂S、CO和CO₂排放具有顯著的缺點，與碳中和目標相沖突。

與碳熱還原類似，金屬熱還原能夠通過使用活性金屬還原鋰鹽來合成Li2S納米粉末材料。由于使用活性金屬作為還原劑，并且由于其放熱性質，金屬熱還原顯著降低了操作溫度并縮短了反應時間。此外，這種方法消除了二氧化碳排放，提供了一種更環保的選擇。然而，需要額外的步驟來去除金屬氧化物，這增加了最終的成本。

詡辰科技硫化鋰納米粉體

目前市面上在售的商業硫化鋰存在制備流程復雜，純度低，成本昂貴，顆粒尺寸大，電化學性能較差等問題。詡辰科技提出了一種采用金屬熱反應制備出硫化鋰納米粉體的方法，該方法制備的硫化鋰顆粒尺寸更小，純度更高，并且采用價格低廉的鋰鹽為反應物，極大地降低了反應成本，具有50倍以上的經濟效益，大大提高了商業化生產的可能性。

由金屬熱反應制備的硫化鋰納米粉體呈顆粒狀結構，晶粒尺寸小于30 nm，平均顆粒尺寸也僅為261 nm；而市面上的商業硫化鋰呈片層狀，沒有明顯顆粒，晶粒尺寸一般大于50 nm，平均顆粒尺寸在1-3μm之間，是詡辰科技所制備的5-10倍。經過計算由該反應制備的硫化鋰納米粉體純度高達99.9%。

針對固態電池相關的技術、材料、市場及產業等方面的問題，中國粉體網將于2025年3月18-19日在安徽·蚌埠舉辦2025全固態電池技術交流大會暨第一屆干法電極技術研討會。為致力于固態電池技術開發的企業，科研院校，以及新能源汽車、儲能、消費電子等終端企業提供信息交流的平臺，開展產、學、研合作，助推固態電池產業化發展。屆時，來自詡辰科技（廣州）有限公司/華南師范大學的邢震宇董事長將作題為《硫化鋰納米粉體材料的產業化》的報告。

專家簡介：

邢震宇，廣東省杰出青年基金獲得者，香江學者獲得者。于2008年-2010年在吉林大學馮守華院士團隊承擔大學生創新性實驗計劃，于2012年在吉林大學化學學院取得化學學士學位(導師:楊柏教授)，于2016年在美國俄勒岡州立大學取得化學博士學位(導師:紀秀磊教授&陸俊教授)，于2017年在加拿大滑鐵盧大學陳忠偉院士課題組從事博士后研究，于2018年被引進到華南師范大學化學學院工作。

參考來源：Carbon Research《華南師范大學邢震宇課題組發表 Chem：硫化鋰納米粉體材料的產業化》、詡辰科技等

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