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公開番号2024151307
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-24
出願番号2024040042
出願日2024-03-14
発明の名称硫化リチウムの製造方法
出願人三菱マテリアル株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C01B 17/22 20060101AFI20241017BHJP(無機化学)
要約【課題】過剰な硫黄ガスを廃ガスとして排出することができるため、未反応原料の残留や副生成物の発現を抑制することができ、高品質な硫化リチウムを安定して製造することが可能な硫化リチウムの製造方法を提供する。
【解決手段】リチウム塩を収容した反応容器内に硫黄ガスを流通させて加熱し、硫化リチウムを生成する加熱処理工程を有することを特徴とする。前記加熱処理工程における加熱条件は、加熱温度が500℃以上938℃以下の範囲内とされていることが好ましい。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
リチウム塩を収容した反応容器内に硫黄ガスを流通させて加熱し、硫化リチウムを生成する加熱処理工程を有することを特徴とする硫化リチウムの製造方法。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記加熱処理工程における加熱条件は、加熱温度が５００℃以上９３８℃以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載の硫化リチウムの製造方法。
【請求項３】
前記リチウム塩は、硫酸リチウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチウムから選択される一種又は二種以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の硫化リチウムの製造方法。
【請求項４】
前記加熱処理工程における前記反応容器内の硫黄分圧Ｐ
Ｓ
が１Ｐａ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の硫化リチウムの製造方法。
【請求項５】
前記加熱処理工程における前記反応容器内の酸素分圧Ｐ
Ｏ
が１×１０
３
Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の硫化リチウムの製造方法。
【請求項６】
前記リチウム塩として炭酸リチウム以外を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の硫化リチウムの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば全固体電池の硫化物系固体電解質に好適な硫化リチウムを製造する硫化リチウムの製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（電気自動車）やＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）等の車両から、携帯電話、ノートパソコン等の電子機器に至るまで、電源としてリチウムイオン電池が広く用いられている。従来のリチウムイオン電池は、電解質として有機溶媒にヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ
６
）などのリチウム塩を溶解した有機電解液が用いられている。
【０００３】
こうした有機電解液は可燃性であり、過度な昇温、衝撃によって破損する可能性がある。また、負極に金属リチウムを用いたリチウムイオン電池は、充電時に負極表面にデンドライト状の金属リチウムが成長して、これが電極間の内部短絡の原因となり不具合を引き起こす可能性がある。
【０００４】
このような有機電解液を使用した従来のリチウムイオン電池の安全性、耐久性を向上させるために、硫化物系固体電解質を使用した全固体型のリチウムイオン電池が提案されている。現在提案されている硫化物系固体電解質としては、例えばＬｉ
２
Ｓ－Ｐ
２
Ｓ
５
系、Ｌｉ
２
Ｓ－Ｐ
２
Ｓ
３
系、Ｌｉ
２
Ｓ－ＳｉＳ
２
系、Ｌｉ
２
Ｓ－Ｇａ
２
Ｓ
２
系、Ｌｉ
２
Ｓ－ＧｅＳ
２
系などが挙げられる。
これらいずれの硫化物系固体電解質においても、構成材料として高純度な硫化リチウム（Ｌｉ
２
Ｓ）が用いられる。
【０００５】
高純度な硫化リチウムの製造方法として、例えば、特許文献１には、水酸化リチウムを非プロトン性有機溶媒の中で硫化水素と反応させて水硫化リチウムを生成し、この水硫化リチウムから硫化リチウムを得る方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、金属リチウムと硫黄ガスまたは硫化水素とを反応させて、金属リチウムの表面に硫化リチウムを生成させ、次いで未反応の金属リチウムを溶融し、既に生成している硫化リチウムに拡散、浸透させた後、再び未反応の金属リチウムと硫黄ガスや硫化水素とを反応させるといった反応サイクルを繰り返して硫化リチウムを得る方法が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、炭酸リチウムを硫化水素と反応させて硫化リウムを製造する方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献４には、硫酸リチウムと炭素材料を混合して加熱することによって、硫化リチウムを製造する方法が開示されている。この方法では、硫酸リチウムと炭素材料の両方を微粒子状にして、反応面積を増加させることによって、未反応原料を低減させることも開示されている。
【０００９】
さらに、特許文献５には、真空雰囲気下で硫酸リチウムを炭素材料で熱還元することによって、硫化リチウムを得る方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２００６－１５１７２５号公報
特開平０９－１１０４０４号公報
特開２０１２－２２１８１９号公報
特開２０１３－２２７１８０号公報
特開２０２１－１４７２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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