Le sulfure de lithium (Li₂S) est un composé inorganique composé de lithium et de soufre. Il est principalement utilisé dans l’industrie des batteries, en particulier dans les batteries lithium-soufre (Li-S), qui sont considérées comme une technologie prometteuse pour le stockage d’énergie à haute capacité en raison de leur densité d’énergie théorique élevée et de leur conception légère.
Formule chimique :Li2S
CAS# :12136-58-2
Masse molaire : 45,95 g/mol
Apparence : blanc solide
Densité :1.67 g/cm3
Point de fusion :938 °C (1 720 °F ; 1 211 K)
Point d’ébullition :1 372 °C (2 502 °F ; 1 645 K)
Solubilité dans l’eau : très soluble, hydrolyse en LiOH et H2S
Solubilité : très soluble dans l’éthanol
Structure cristalline : Antifluorite (cubique), cF12
Conductivité ionique élevée : Le Li₂S a une conductivité ionique élevée, ce qui le rend idéal pour une utilisation en tant qu’électrolyte solide ou matériau de cathode dans les batteries. Réactivité : Le sulfure de lithium peut réagir avec l’humidité de l’air, produisant du sulfure d’hydrogène gazeux toxique. Par conséquent, il doit être manipulé dans un environnement sec ou contrôlé. Stabilité thermique : Le Li₂S est stable à des températures élevées, ce qui est avantageux dans les applications de batteries où la gestion thermique est cruciale.
Batteries lithium-soufre (Li-S) : Le sulfure de lithium est un composant clé des batteries Li-S, servant soit de matériau de cathode, soit de précurseur pour la création d’autres composés à base de soufre. Les batteries Li-S sont considérées comme une alternative potentielle aux batteries lithium-ion en raison de leur densité d’énergie théorique plus élevée. Batteries à l’état solide : Le Li₂S peut être utilisé comme électrolyte solide dans les batteries au lithium à l’état solide, ce qui contribue à une sécurité accrue, à une capacité énergétique plus élevée et à un potentiel de durée de vie plus longue. Synthèse des matériaux : Le sulfure de lithium sert de précurseur dans la synthèse des matériaux sulfurés contenant du lithium, qui sont souvent utilisés dans les électrolytes à l’état solide pour les technologies de batterie avancées.
Sensibilité à l’humidité : Le Li₂S est très réactif avec l’eau, ce qui peut libérer du sulfure d’hydrogène toxique. Cela limite sa manipulation et son stockage à des environnements contrôlés et secs. Problèmes de stabilité des batteries : Les batteries lithium-soufre utilisant Li₂S sont sujettes à des problèmes tels que « l’effet de navette », où les intermédiaires polysulfures se dissolvent dans l’électrolyte, ce qui réduit la durée de vie et l’efficacité.
Environnement contrôlé : Le sulfure de lithium doit être stocké dans des récipients hermétiquement fermés et manipulé dans des atmosphères sèches et inertes pour éviter toute réaction avec l’humidité. Précautions de sécurité : Il est recommandé d’utiliser un équipement de protection (gants, lunettes de protection et protection respiratoire) pour éviter l’exposition au sulfure d’hydrogène toxique si le Li₂S entre en contact avec de l’eau ou de l’air humide.
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