Lithiumsulfid (Li₂S) ist eine anorganische Verbindung, die aus Lithium und Schwefel hergestellt wird. Es wird vor allem in der Batterieindustrie eingesetzt, insbesondere in Lithium-Schwefel (Li-S)-Batterien, die aufgrund ihrer hohen theoretischen Energiedichte und ihres Leichtbaus als vielversprechende Technologie für die Energiespeicherung mit hoher Kapazität gelten.
Chemische Formel: Li2S
CAS#:12136-58-2
Molare Masse:45,95 g/mol
Aussehen: weiß fest
Dichte:1,67 g/cm3
Schmelzpunkt:938 °C (1.720 °F; 1.211 K)
Siedepunkt:1.372 °C (2.502 °F; 1.645 K)
Löslichkeit in Wasser: sehr löslich, hydrolysiert zu LiOH und H2S
Löslichkeit: sehr löslich in Ethanol
Kristallstruktur: Antifluorit (kubisch), cF12
Hohe Ionenleitfähigkeit: Li₂S hat eine hohe Ionenleitfähigkeit und eignet sich daher ideal für den Einsatz als Festelektrolyt oder Kathodenmaterial in Batterien. Reaktivität: Lithiumsulfid kann mit Feuchtigkeit in der Luft reagieren und dabei giftiges Schwefelwasserstoffgas erzeugen. Daher muss es in einer trockenen oder kontrollierten Umgebung gehandhabt werden. Thermische Stabilität: Li₂S ist bei hohen Temperaturen stabil, was bei Batterieanwendungen, bei denen das Wärmemanagement entscheidend ist, von Vorteil ist.
Lithium-Schwefel (Li-S)-Batterien: Lithiumsulfid ist eine Schlüsselkomponente in Li-S-Batterien und dient entweder als Kathodenmaterial oder als Vorläufer für die Herstellung anderer Verbindungen auf Schwefelbasis. Li-S-Batterien gelten aufgrund ihrer höheren theoretischen Energiedichte als potenzielle Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien. Festkörperbatterien: Li₂S kann als Festelektrolyt in Festkörper-Lithiumbatterien verwendet werden und trägt so zu mehr Sicherheit, höherer Energiekapazität und dem Potenzial für eine längere Lebensdauer bei. Materialsynthese: Lithiumsulfid dient als Vorläufer bei der Synthese von lithiumhaltigen Sulfidmaterialien, die häufig in Festkörperelektrolyten für fortschrittliche Batterietechnologien verwendet werden.
Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit: Li₂S ist sehr reaktiv mit Wasser, wodurch giftiges Schwefelwasserstoffgas freigesetzt werden kann. Dies beschränkt die Handhabung und Lagerung auf kontrollierte, trockene Umgebungen. Stabilitätsprobleme bei Batterien: Lithium-Schwefel-Batterien, die Li₂S verwenden, sind anfällig für Probleme wie den “Shuttle-Effekt”, bei dem sich Polysulfid-Zwischenprodukte im Elektrolyten auflösen, was zu einer verringerten Lebensdauer und Effizienz führt.
Kontrollierte Umgebung: Lithiumsulfid sollte in dicht verschlossenen Behältern gelagert und in trockener, inerter Atmosphäre gehandhabt werden, um eine Reaktion mit Feuchtigkeit zu verhindern. Sicherheitsvorkehrungen: Schutzausrüstung (Handschuhe, Schutzbrille und Atemschutz) wird empfohlen, um den Kontakt mit giftigem Schwefelwasserstoffgas zu vermeiden, wenn Li₂S mit Wasser oder feuchter Luft in Berührung kommt.
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