KR20220118575A - Mass producing method of Lithium sulfide - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for mass production of high-purity lithium sulfide which comprises the step of a) injecting lithium hydroxide (LiOH) and lithium oxide (Li_2O) into a first reactor and mechanically milling the same to prepare a micronized powder mixture; b) transferring the micronized powder mixture to a second reactor and making the same a first reaction with hydrogen sulfide gas at high temperature and high pressure to prepare a first reactant; and c) transferring the first reactant to a third reactor and making the same a second reaction with hydrogen sulfide gas at high temperature and high pressure to prepare lithium sulfide having a purity of 99.9 % or more.

Description

고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법 {Mass producing method of Lithium sulfide}Mass producing method of high purity lithium sulfide {Mass producing method of Lithium sulfide}

본 발명은 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for mass production of high purity lithium sulfide.

리튬-황 이차전지는 이론 에너지 밀도가 2,800 Wh/kg(1,675 mAh/g)으로 현재 상용되고 있는 리튬 이차전지에 비해 매우 높고, 또한 양극활물질로 사용되는 황계 물질은 자원이 풍부하여 값이 싸며, 환경친화적인 물질로서 주목을 받고 있다.The lithium-sulfur secondary battery has a theoretical energy density of 2,800 Wh/kg (1675 mAh/g), which is very high compared to the lithium secondary battery currently commercially available. It is attracting attention as an environmentally friendly material.

이러한 리튬-황 이차전지에서, 음극으로 사용하는 리튬 금속은, 전지의 충/방전 과정에서 리튬이온이 리튬 금속으로부터 해리되었다가 다시 석출되는 과정에서 리튬 금속이 수지상(dendrite phase)으로 성장하여 전지 내부에서 단락을 일으키는 문제가 있고, 이는 전지의 안정성을 저하시키는 요인이 되기 때문에 리튬-황 이차전지의 상용화에 주된 한계로 지적되고 있다.In such a lithium-sulfur secondary battery, lithium metal used as a negative electrode is dissociated from lithium metal during the charging/discharging process of the battery and then re-precipitated. There is a problem of causing a short circuit in the battery, which is a factor that lowers the stability of the battery, so it is pointed out as a major limitation in the commercialization of lithium-sulfur secondary batteries.

또한, 리튬-황 이차전지에서 황을 활성화하기 위해 탄소와 복합재(composite)를 만들어 주어야 하는데, 이 경우에 황의 승화온도가 너무 낮아서 (~ 115℃) 항상 앰플(ampoule)을 이용해야만 한다. 더욱이, 이러한 앰플을 이용하더라도 탄소와 흡착되는 정도가 매우 낮아서, 동일 공정을 수회 반복하여야만 적절한 수준으로 황의 충진률(loading density)을 얻을 수 있어서 많은 공정비용이 들어가게 된다.In addition, in order to activate sulfur in a lithium-sulfur secondary battery, a composite with carbon must be made. In this case, the sublimation temperature of sulfur is too low (~ 115° C.), so an ampoule must always be used. Moreover, even if such an ampoule is used, the degree of adsorption with carbon is very low, so that the loading density of sulfur can be obtained at an appropriate level only by repeating the same process several times, resulting in high process costs.

이러한 리튬-황 이차전지의 문제를 근본적으로 해결하고자 양극으로 황이 아닌 황화리튬(Li2S)을 사용하는 방법이 제안되었다.In order to fundamentally solve the problem of the lithium-sulfur secondary battery, a method of using lithium sulfide (Li 2 S) instead of sulfur as a positive electrode has been proposed.

황화리튬을 양극으로 사용할 경우, 리튬 금속을 음극으로 사용하지 않아도 되고, 높은 용융온도(~1,000℃) 때문에 양극의 충진률을 원하는 정도로 조정할 수 있어 보다 용이한 공정으로 전지를 구현할 수 있다.When lithium sulfide is used as the positive electrode, lithium metal does not have to be used as the negative electrode, and the filling rate of the positive electrode can be adjusted to a desired degree due to the high melting temperature (~1,000° C.), so that the battery can be implemented with an easier process.

또한, 높은 용융온도 때문에 높은 온도에서 다양한 종류의 후처리 공정을 실시할 수 있으며, 이러한 후처리 공정을 통해서 리튬 황화물의 활성도를 극대화할 수 있는 이점이 있다.In addition, because of the high melting temperature, various types of post-treatment processes can be performed at high temperatures, and there is an advantage in that the activity of lithium sulfide can be maximized through the post-treatment process.

또한, 용량의 관점에서 볼 때 리튬-황 이차전지의 새로운 양극재인 황화리튬은 황의 높은 용량(~1,672 mAh/g)에 버금가는 높은 이론 용량을 가진다(~1,166 mAh/g).In addition, in terms of capacity, lithium sulfide, a new cathode material for lithium-sulfur secondary batteries, has a high theoretical capacity (~1,166 mAh/g) comparable to that of sulfur (~ 1,672 mAh/g).

한편, 황화리튬의 종래 합성 방법 중 하나는, 수산화리튬(LiOH)과 가스상 황원인 황화수소의 반응을 이용하는 방법으로, 일본 특개평09-278423호에서는 수산화리튬 입자의 직경이 0.1 내지 1.5 ㎜가 되도록 분체화하고, 불활성 기체 분위기 하에서 수산화리튬과 황화수소 반응 시의 가열 온도를 130~445℃로 하여 건식으로 황화리튬을 제조하는 방법을 제안하였다.On the other hand, one of the conventional synthesis methods for lithium sulfide is a method using a reaction between lithium hydroxide (LiOH) and hydrogen sulfide as a gaseous sulfur source. A method for producing lithium sulfide in a dry method was proposed by setting the heating temperature to 130 to 445° C. during the reaction of lithium hydroxide and hydrogen sulfide in an inert gas atmosphere.

그러나, 상기와 같은 건식 황화리튬 제조방법에 있어서, 수산화리튬은 흡습성이 높기 때문에 응집하기 쉬워 대량 취급이 어려울 뿐만 아니라, 얻어지는 황화리튬의 미분화를 도모하는 것이 쉽지 않고, 황화리튬의 대량 생산이 어렵다는 문제가 있다.However, in the dry lithium sulfide manufacturing method as described above, lithium hydroxide has high hygroscopicity, so it is easy to agglomerate, making it difficult to handle a large amount, and it is not easy to micronize the obtained lithium sulfide, and it is difficult to mass-produce lithium sulfide. there is

일본 공개특허공보 특개평09-278423호 (1997.10.28)Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 09-278423 (October 28, 1997)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 대량으로 생산이 가능하면서도 고 순도 및 수 마이크론 수준의 평균 입도를 가진 황화리튬을 수득할 수 있는 황화리튬의 대량 생산 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for mass production of lithium sulfide that can be mass-produced and can obtain lithium sulfide with high purity and an average particle size of several microns.

다만 상기 목적은 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, the above purpose is illustrative, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 a) 제1반응기에 수산화리튬(LiOH) 및 산화리튬(Li2O)을 투입하고, 기계적 밀링 처리하여 미분화된 분말혼합물을 제조하는 단계; b) 상기 미분화된 분말혼합물을 제2반응기로 이송하고, 황화수소 가스와 1차 고온고압 반응시켜 1차반응물을 제조하는 단계 그리고 불순물등을 제거하는 단계; 및 c) 상기 1차반응물을 제3반응기로 이송하고, 황화수소 가스와 2차 고온고압 반응시켜 황화리튬을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법에 관한 것이다.In one aspect of the present invention for achieving the above object, a) lithium hydroxide (LiOH) and lithium oxide (Li 2 O) are introduced into a first reactor, and mechanical milling is performed to prepare a pulverized powder mixture; b) transferring the pulverized powder mixture to a second reactor, performing a first high-temperature and high-pressure reaction with hydrogen sulfide gas to prepare a first reactant, and removing impurities; and c) transferring the first reactant to a third reactor, and performing a second high-temperature and high-pressure reaction with hydrogen sulfide gas to produce lithium sulfide; it relates to a mass production method of high-purity lithium sulfide comprising:

상기 일 양태에 있어, 상기 미분화된 분말혼합물의 평균 입도는 0.1 내지 5 ㎛일 수 있다.In one aspect, the average particle size of the pulverized powder mixture may be 0.1 to 5 ㎛.

상기 일 양태에 있어, 상기 수산화리튬 : 산화리튬의 몰비는 1 : 0.1 내지 1.2일 수 있다.In one aspect, the molar ratio of lithium hydroxide to lithium oxide may be 1:0.1 to 1.2.

상기 일 양태에 있어, 상기 1차 고온고압 반응 및 2차 고온고압 반응은 서로 독립적으로 80 내지 500℃에서 수행될 수 있다.In the above aspect, the first high-temperature and high-pressure reaction and the second high-temperature and high-pressure reaction may be performed independently of each other at 80 to 500°C.

상기 일 양태에 있어, 상기 제조 방법을 통해 제조된 황화리튬의 평균 입도는 10 ㎛ 이하일 수 있다.In one aspect, the average particle size of the lithium sulfide prepared through the manufacturing method may be 10 ㎛ or less.

상기 일 양태에 있어, 상기 제조 방법을 통해 제조된 황화리튬의 순도는 99.9% 이상일 수 있다.In one aspect, the purity of the lithium sulfide prepared through the manufacturing method may be 99.9% or more.

본 발명에 따른 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법은 흡습성이 낮은 산화리튬(Li2O)을 수산화리튬(LiOH)과 혼합하고, 이들을 기계적으로 밀링 처리하여 미분화한 후 황화수소 가스와 반응시킴에 따라, 흡습성을 낮춰 최종 수득되는 황화리튬의 크기를 수 마이크론 수준으로 줄일 수 있으며, 이를 리튬-황 이차전지에 적용할 시 우수한 전지 성능을 구현할 수 있다는 장점이 있다.The mass production method of high purity lithium sulfide according to the present invention mixes lithium oxide (Li 2 O) with low hygroscopicity with lithium hydroxide (LiOH), mechanically mills them to pulverize them, and reacts with hydrogen sulfide gas, By lowering the hygroscopicity, the size of the finally obtained lithium sulfide can be reduced to a level of several microns, and when this is applied to a lithium-sulfur secondary battery, there is an advantage that excellent battery performance can be realized.

뿐만 아니라, 기계적 밀링 처리 공정을 통해 분말혼합물의 크기를 줄임으로써 황화수소와의 반응성이 낮은 산화리튬의 단점이 보완되어 최종 수득되는 황화리튬이 고 순도를 가지도록 할 수 있으며, 황화수소와 반응 시 1차 고온고압 반응 후 반응기를 옮겨 2차 고온고압 반응시킴에 따라, 미처 제거되지 못 하고 남아있던 잔존 수분이 완전히 제거되어 더욱 99.9% 이상 고 순도의 황화리튬을 제조할 수 있다.In addition, by reducing the size of the powder mixture through the mechanical milling treatment process, the disadvantage of lithium oxide with low reactivity with hydrogen sulfide can be compensated so that the finally obtained lithium sulfide has high purity, and when reacting with hydrogen sulfide, the After the high-temperature and high-pressure reaction, the reactor is moved to carry out the second high-temperature and high-pressure reaction, so that the remaining moisture that has not been removed is completely removed, so that more than 99.9% of high purity lithium sulfide can be produced.

나아가, 수산화리튬에 의한 흡습성 문제가 개선되어 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.Furthermore, there is an advantage in that the hygroscopicity problem caused by lithium hydroxide is improved and mass production is possible.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 황화리튬의 대량 생산 방법의 각 공정을 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 실시예 1 내지 4에 따라 기계적 밀링 처리된 분말혼합물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다(스케일바; 20 ㎛).
도 3은 실시예 1 내지 4에 따라 합성된 황화리튬의 SEM 이미지이다(스케일바; 20 ㎛).
도 4는 비교예 2에 따라 합성된 황화리튬의 SEM 이미지이다(스케일바; 50 ㎛).
도 5는 실시예 1 내지 4에 따라 합성된 황화리튬의 X선 회절(XRD) 분석 결과이다.
도 6은 비교예 2 및 3에 따라 합성된 황화리튬의 XRD 분석 결과이다.
1 schematically shows each process of a method for mass production of lithium sulfide according to an example of the present invention.
2 is a scanning electron microscope (SEM) image of a powder mixture subjected to mechanical milling according to Examples 1 to 4 (scale bar; 20 μm).
3 is an SEM image of lithium sulfide synthesized according to Examples 1 to 4 (scale bar; 20 μm).
4 is an SEM image of lithium sulfide synthesized according to Comparative Example 2 (scale bar; 50 μm).
5 is an X-ray diffraction (XRD) analysis result of lithium sulfide synthesized according to Examples 1 to 4;
6 is an XRD analysis result of lithium sulfide synthesized according to Comparative Examples 2 and 3.

이하 본 발명에 따른 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, a method for mass production of high purity lithium sulfide according to the present invention will be described in detail. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted.

본 발명의 일 양태는 a) 제1반응기에 수산화리튬(LiOH) 및 산화리튬(Li2O)을 투입하고, 기계적 밀링 처리하여 미분화된 분말혼합물을 제조하는 단계; b) 상기 미분화된 분말혼합물을 제2반응기로 이송하고, 황화수소 가스와 1차 고온고압 반응시켜 1차반응물을 제조하는 단계; 및 c) 상기 1차반응물을 제3반응기로 이송하고, 황화수소 가스와 2차 고온고압 반응시켜 황화리튬을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention comprises the steps of: a) adding lithium hydroxide (LiOH) and lithium oxide (Li 2 O) to a first reactor, and performing mechanical milling to prepare a pulverized powder mixture; b) transferring the pulverized powder mixture to a second reactor and performing a first high-temperature and high-pressure reaction with hydrogen sulfide gas to prepare a first reactant; and c) transferring the first reactant to a third reactor and performing a second high-temperature and high-pressure reaction with hydrogen sulfide gas to produce lithium sulfide.

이와 같이, 본 발명에 따른 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법은 흡습성이 낮은 산화리튬(Li2O)을 수산화리튬(LiOH)과 혼합하고, 이들을 기계적으로 밀링 처리하여 미분화한 후 황화수소 가스와 반응시킴에 따라, 흡습성을 낮춰 최종 수득되는 황화리튬의 크기를 수 마이크론 수준으로 줄일 수 있으며, 이를 리튬-황 이차전지에 적용할 시 우수한 전지 성능을 구현할 수 있다는 장점이 있다.As described above, in the method for mass production of high purity lithium sulfide according to the present invention, lithium oxide (Li 2 O) with low hygroscopicity is mixed with lithium hydroxide (LiOH), and these are milled mechanically to be pulverized and then reacted with hydrogen sulfide gas. Accordingly, the size of the finally obtained lithium sulfide can be reduced to a level of several microns by lowering the hygroscopicity, and when applied to a lithium-sulfur secondary battery, excellent battery performance can be realized.

뿐만 아니라, 기계적 밀링 처리 공정을 통해 분말혼합물의 크기를 줄임으로써 황화수소와의 반응성이 낮은 산화리튬의 단점이 보완되어 최종 수득되는 황화리튬이 고 순도를 가지도록 할 수 있으며, 황화수소와 반응 시 1차 고온고압 반응 후 반응기를 옮겨 2차 고온고압 반응시킴에 따라, 미처 제거되지 못 하고 남아있던 잔존 수분이 완전히 제거되어 더욱 99.9% 이상 고 순도의 황화리튬을 제조할 수 있다.In addition, by reducing the size of the powder mixture through the mechanical milling treatment process, the disadvantage of lithium oxide with low reactivity with hydrogen sulfide can be compensated so that the finally obtained lithium sulfide has high purity, and when reacting with hydrogen sulfide, the After the high-temperature and high-pressure reaction, the reactor is moved to carry out the second high-temperature and high-pressure reaction, so that the remaining moisture that has not been removed is completely removed, so that more than 99.9% of high purity lithium sulfide can be produced.

나아가, 수산화리튬에 의한 흡습성 문제가 개선되어 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.Furthermore, there is an advantage in that the hygroscopicity problem caused by lithium hydroxide is improved and mass production is possible.

이하, 본 발명의 일 예에 따른 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법의 각 단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, each step of the method for mass production of high purity lithium sulfide according to an example of the present invention will be described in more detail.

먼저, a) 제1반응기에 수산화리튬(LiOH) 및 산화리튬(Li2O)을 투입하고, 기계적 밀링 처리하여 미분화된 분말혼합물을 제조하는 단계를 수행할 수 있다.First, a) lithium hydroxide (LiOH) and lithium oxide (Li 2 O) are introduced into the first reactor, and a mechanical milling treatment is performed to prepare a pulverized powder mixture.

수산화리튬은 높은 흡습성을 가져 서로 응집되기 쉬운 특징을 가진다. 이에 따라, 하기 1의 반응식 1과 같이 황화리튬을 생산할 시 수 마이크론 수준으로 미분화된 황화리튬을 수득하기가 어려울 뿐만 아니라, 대량 생산이 다소 어렵다는 문제가 있다.Lithium hydroxide has high hygroscopicity and is easy to aggregate with each other. Accordingly, when producing lithium sulfide as shown in Scheme 1 below, it is difficult to obtain lithium sulfide micronized to a level of several microns, and there is a problem in that mass production is rather difficult.

반응식 1: 2LiOH + H2S → Li2S + 2H2OScheme 1: 2LiOH + H 2 S → Li 2 S + 2H 2 O

이에, 상기 수산화리튬의 높은 흡습성에 대한 문제를 보완하면서 고 순도를 가지는 황화리튬을 대량으로 합성할 수 있는 방법에 대하여 거듭 연구하던 중 낮은 흡습성을 가진 산화리튬을 수산화리튬과 혼합 사용할 시 상기 문제를 해결할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, during repeated research on a method for synthesizing high purity lithium sulfide in large quantities while supplementing the problem of high hygroscopicity of lithium hydroxide, when lithium oxide with low hygroscopicity is mixed with lithium hydroxide, the above problem is solved The present invention was completed by finding that it can be solved.

다만, 상기 산화리튬은 낮은 흡습성을 가져 수산화리튬의 높은 흡습성을 보완할 수 있다는 장점이 있으나, 황화수소와 반응이 매우 느리거나 표면에서 어느 정도 반응이 진행된 후 입자 내부까지는 반응이 진행되기 어려운 단점이 있어, 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이, 반드시 수산화리튬 및 산화리튬으로 이루어진 분말혼합물을 기계적 밀링 처리하여 기계적 합금화(mechanical alloying) 및 미분화시키는 것이 매우 중요하다. 충분히 밀링 처리가 되지 않을 시 산화리튬이 황화수소와 완전히 반응하기 어려워 황화리튬의 순도가 저하될 수 있다.However, the lithium oxide has low hygroscopicity and has the advantage that it can supplement the high hygroscopicity of lithium hydroxide, but the reaction with hydrogen sulfide is very slow or the reaction is difficult to progress to the inside of the particles after the reaction has progressed to some extent on the surface. , as shown in Scheme 2 below, it is very important to mechanically mill the powder mixture made of lithium hydroxide and lithium oxide to perform mechanical alloying and pulverization. If the milling treatment is not performed sufficiently, it is difficult for lithium oxide to completely react with hydrogen sulfide, so that the purity of lithium sulfide may be reduced.

반응식 2: LiOH + Li2O → Li3O2HScheme 2: LiOH + Li 2 O → Li 3 O 2 H

구체적인 일 예시로, 상기 기계적 밀링 처리는 30 내지 150분, 바람직하게는 40 내지 100분, 더욱 바람직하게는 50 내지 80분 동안 수행될 수 있다. 기계적 밀링 처리가 30분 미만으로 수행될 시 분말혼합물이 충분히 미분화되지 않아 미반응 산화리튬이 과량 남아 있을 수 있으며, 기계적 밀링 처리가 150분 초과로 수행될 시 분말혼합물이 더 이상 미분화되지 않아 에너지 및 시간만 낭비될 수 있다.As a specific example, the mechanical milling treatment may be performed for 30 to 150 minutes, preferably 40 to 100 minutes, and more preferably 50 to 80 minutes. When the mechanical milling treatment is performed for less than 30 minutes, the powder mixture is not sufficiently pulverized, so unreacted lithium oxide may remain in excess, and when the mechanical milling treatment is performed for more than 150 minutes, the powder mixture is no longer pulverized, resulting in energy and Only time can be wasted.

다만, 상기 기계적 밀링 처리는 기계의 성능에 따라 그 시간이 달라질 수 있음은 물론이며, 바람직하게는 밀링 처리 후 미분화된 분말혼합물의 평균 입도에 따라 기계적 밀링 처리 시간을 조절하는 것이 바람직하다.However, the time for the mechanical milling treatment may vary depending on the performance of the machine. Preferably, the mechanical milling treatment time is adjusted according to the average particle size of the pulverized powder mixture after the milling treatment.

구체적인 일 예시로, 상기 미분화된 분말혼합물의 평균 입도는 0.1 내지 5 ㎛일 수 있으며, 보다 좋게는 0.1 내지 3 ㎛, 더욱 좋게는 0.1 내지 1.5 ㎛일 수 있다. 이와 같은 범위에서 최종 수득되는 황화리튬이 고 순도 및 수 마이크론 수준의 크기를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 범위를 만족하는 미분화된 분말혼합물을 황화수소 가스와 반응시켜 제조된 황화리튬의 평균 입도는 10 ㎛ 이하, 보다 좋게는 0.1 내지 5 ㎛, 더욱 좋게는 0.5 내지 2 ㎛일 수 있고, 또한, 황화리튬의 순도는 99.9% 이상, 보다 좋게는 99.93% 이상, 더욱 좋게는 99.95% 이상일 수 있다. 이때 순도의 상한은 100일 수 있으며, 현실적으로는 99.999%일 수 있다.As a specific example, the average particle size of the pulverized powder mixture may be 0.1 to 5 μm, more preferably 0.1 to 3 μm, and even more preferably 0.1 to 1.5 μm. In this range, the lithium sulfide finally obtained may have high purity and a size of several microns. Specifically, the average particle size of lithium sulfide prepared by reacting a pulverized powder mixture satisfying the above range with hydrogen sulfide gas may be 10 μm or less, more preferably 0.1 to 5 μm, even more preferably 0.5 to 2 μm, and The purity of lithium sulfide may be 99.9% or more, more preferably 99.93% or more, even more preferably 99.95% or more. In this case, the upper limit of the purity may be 100, and in reality, it may be 99.999%.

한편, 상기 기계적 밀링 처리는 유성밀(planertary mill), 볼밀(ball mill), 진동밀(vibration mill), 제트밀(jet mill) 또는 어트리션밀(attrition mill) 등으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 기계적 밀링 처리는 0 내지 150℃에서 수행될 수 있으나 특별히 온도 범위를 제한하는 것은 아니며, 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)와 같은 불활성 분위기에서 수행될 수 있다. 기계적 밀링 처리 시 사용되는 볼은 1 내지 50 ㎜ 지름의 구(sphere) 형상이고, 스테인레스 스틸, 세라믹, 알루미나 또는 지르코늄 등의 재질일 수 있으며, 볼 : 수산화리튬 및 산화리튬의 중량비는 1 내지 10 : 1일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the mechanical milling process may be performed using a planetary mill, a ball mill, a vibration mill, a jet mill, or an attrition mill. Specifically, the mechanical milling treatment may be performed at 0 to 150° C., but the temperature range is not particularly limited, and may be performed in an inert atmosphere such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ). The ball used in the mechanical milling process has a sphere shape with a diameter of 1 to 50 mm, and may be made of a material such as stainless steel, ceramic, alumina or zirconium, and the weight ratio of the ball: lithium hydroxide and lithium oxide is 1 to 10: 1, but is not necessarily limited thereto.

또한, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 수산화리튬 : 산화리튬의 몰비는 1 : 0.5 내지 1.2일 수 있으며, 보다 좋게는 1 : 0.8 내지 1.2, 더욱 좋게는 1 : 0.9 내지 1.1, 가장 좋게는 1 : 1일 수 있다. 이와 같은 범위에서 수산화리튬의 높은 흡습성을 충분히 보완하여 미분화된 분말혼합물의 제조가 가능할 수 있으며, 이후 순도 높은 황화리튬을 합성할 수 있다. 반면, 산화리튬이 수산화리튬 대비 0.5 몰배 미만으로 첨가될 시 충분한 흡습성 개선이 이루어지지 않아 동일한 기계적 밀링 처리 후에도 분말혼합물의 입경이 충분히 작아지지 않을 수 있으며, 산화리튬이 수산화리튬 대비 1.2몰배 초과로 첨가될 시 분말혼합물의 평균 입경이 충분히 작아지더라도 도 5의 (a~c)와 같이 미반응된 산화리튬이 잔존하여 최종 수득된 황화리튬의 순도가 다소 떨어질 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the molar ratio of lithium hydroxide: lithium oxide may be 1: 0.5 to 1.2, more preferably 1: 0.8 to 1.2, even more preferably 1: 0.9 to 1.1, most preferably 1 : May be 1. In such a range, it is possible to sufficiently compensate for the high hygroscopicity of lithium hydroxide to produce a finely divided powder mixture, and then to synthesize high-purity lithium sulfide. On the other hand, when lithium oxide is added in an amount less than 0.5 mole times compared to lithium hydroxide, sufficient hygroscopicity improvement is not achieved, so the particle size of the powder mixture may not be sufficiently small even after the same mechanical milling treatment, and lithium oxide is added in more than 1.2 mole times compared to lithium hydroxide Even if the average particle diameter of the powder mixture is sufficiently small when the powder mixture is used, unreacted lithium oxide remains as shown in FIGS.

이후, 상기 미분화된 분말혼합물을 황화수소 가스와 반응시켜 황화리튬(Li2S)을 제조하는 단계를 수행할 수 있으며, 하기 반응식 3으로 나타낼 수 있다.Thereafter, a step of preparing lithium sulfide (Li 2 S) by reacting the pulverized powder mixture with hydrogen sulfide gas may be performed, and may be represented by the following Reaction Scheme 3.

반응식 3: 2Li3O2H + 3H2S → 3Li2S + 4H2OScheme 3: 2Li 3 O 2 H + 3H 2 S → 3Li 2 S + 4H 2 O

더욱 구체적으로, 상기 황화수소 가스와의 반응은 b) 상기 미분화된 분말혼합물을 제2반응기로 이송하고, 황화수소 가스와 1차 고온고압 반응시켜 1차반응물을 제조하는 단계; 및 c) 상기 1차반응물을 제3반응기로 이송하고, 황화수소 가스와 2차 고온고압 반응시켜 순도 99.9% 이상의 황화리튬을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.More specifically, the reaction with the hydrogen sulfide gas comprises the steps of: b) transferring the pulverized powder mixture to a second reactor, and reacting the pulverized powder mixture with the hydrogen sulfide gas at a first high temperature and high pressure to prepare a first reactant; and c) transferring the first reactant to a third reactor and performing a second high-temperature and high-pressure reaction with hydrogen sulfide gas to produce lithium sulfide with a purity of 99.9% or more.

이와 같이, 수산화리튬과 산화리튬을 기계적 밀링 처리한 후 황화수소 가스와 반응시킴에 따라 수산화리튬의 높은 흡습성 및 산화리튬의 낮은 반응성이 보완되어 고 순도 및 수 마이크론 수준의 크기를 가지는 황화리튬을 합성할 수 있으며, 1차 고온고압 반응 후 반응기를 옮겨 2차 고온고압 반응시킴에 따라 미처 제거되지 못 하고 남아있던 잔존 수분이 완전히 제거되어 더욱 99.9% 이상 고 순도의 황화리튬을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 황화리튬의 대량 생산 또한 가능할 수 있다.As described above, by mechanically milling lithium hydroxide and lithium oxide and reacting with hydrogen sulfide gas, the high hygroscopicity of lithium hydroxide and the low reactivity of lithium oxide are supplemented to synthesize lithium sulfide having high purity and a size of several microns. After the first high-temperature and high-pressure reaction, the reactor is moved to the second high-temperature and high-pressure reaction, so the remaining moisture that could not be removed is completely removed, so that it is possible to produce lithium sulfide with a purity of 99.9% or more. Mass production of lithium sulfide may also be possible.

구체적인 일 예시로, 상기 1차 고온고압 반응 및 2차 고온고압 반응은 서로 독립적으로 80 내지 500℃에서 수행될 수 있으며, 보다 좋게는 120 내지 200℃에서 수행될 수 있다. 이와 같은 범위에서 Li3O2H가 황화수소 가스와 잘 반응하여 황화리튬이 잘 합성될 수 있다.As a specific example, the first high-temperature and high-pressure reaction and the second high-temperature and high-pressure reaction may be independently performed at 80 to 500° C., and more preferably at 120 to 200° C. Li 3 O 2 H reacts well with hydrogen sulfide gas in this range, so that lithium sulfide can be well synthesized.

또한, 상기 1차 고온고압 반응 및 2차 고온고압 반응은 서로 독립적으로 1기압 내지 5 기압에서 수행될 수 있으며, 보다 좋게는 1기압 내지 3 기압에서 수행될 수 있다. 이와 같은 범위에서 Li3O2H가 황화수소 가스와 잘 반응하여 황화리튬이 잘 합성될 수 있다.In addition, the first high-temperature and high-pressure reaction and the second high-temperature and high-pressure reaction may be independently performed at 1 to 5 atm, and more preferably at 1 to 3 atm. Li 3 O 2 H reacts well with hydrogen sulfide gas in this range, so that lithium sulfide can be well synthesized.

반응 시간은 상기 미분화된 분말혼합물이 황화리튬으로 모두 변환될 수 있을 정도라면 충분하며, 예를 들면 1시간 내지 20 시간 동안 수행될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The reaction time is sufficient as long as all of the pulverized powder mixture can be converted into lithium sulfide, for example, it may be carried out for 1 hour to 20 hours, but is not necessarily limited thereto.

이때, 상기 b)단계 및 c)단계는 서로 독립적으로 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)와 같은 불활성 분위기에서 수행될 수 있다.In this case, steps b) and c) may be independently performed in an inert atmosphere such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ).

이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, a method for mass production of high purity lithium sulfide according to the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are only a reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.Also, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of effectively describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. In addition, the unit of additives not specifically described in the specification may be weight %.

[실시예 1][Example 1]

제1반응기에 LiOH와 Li2O를 50:50의 몰비로 투입한 후 15분 동안 기계적 밀링 처리하여 평균 입도 16.4 ㎛인 분말혼합물을 제조하였다.After adding LiOH and Li 2 O in a molar ratio of 50:50 to the first reactor, mechanical milling was performed for 15 minutes to prepare a powder mixture having an average particle size of 16.4 μm.

상기 미분화된 분말혼합물을 제2반응기로 이송한 후, 황화수소와 아르곤의 혼합 가스를 10 ℓ/h(황화수소:아르곤=95:5의 부피비)의 유량으로 주입하면서, 160℃ 및 2 기압에서 5 시간 동안 반응시켰다. 1차 반응물 생성 후 수분 및 기타 불순물을 제거하고, 1차반응물을 제3반응기로 이송한 후, 다시 황화수소 가스(황화수소:100%)를 10 ℓ/h의 유량으로 주입하면서, 160℃ 및 2 기압에서 5 시간 동안 반응시켜 황화리튬(Li2S)을 제조하였다.After transferring the pulverized powder mixture to the second reactor, while injecting a mixed gas of hydrogen sulfide and argon at a flow rate of 10 ℓ/h (hydrogen sulfide: argon = 95: 5 volume ratio), 160 ° C. and 2 atm for 5 hours reacted while After the formation of the first reactant, moisture and other impurities are removed, the first reactant is transferred to the third reactor, and hydrogen sulfide gas (hydrogen sulfide: 100%) is again injected at a flow rate of 10 ℓ/h, at 160° C. and 2 atm. and reacted for 5 hours to prepare lithium sulfide (Li 2 S).

[실시예 2][Example 2]

밀링 시간을 30분으로 하여 평균 입도 9.4 ㎛인 분말혼합물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하여 황화리튬(Li2S)을 제조하였다.Lithium sulfide (Li 2 S) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the milling time was 30 minutes and a powder mixture having an average particle size of 9.4 μm was prepared.

[실시예 3][Example 3]

밀링 시간을 45분으로 하여 평균 입도 3.6 ㎛인 분말혼합물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하여 황화리튬(Li2S)을 제조하였다.Lithium sulfide (Li 2 S) was prepared in the same manner as in Example 1 except that a powder mixture having an average particle size of 3.6 μm was prepared by using a milling time of 45 minutes.

[실시예 4][Example 4]

밀링 시간을 60분으로 하여 평균 입도 1.3 ㎛인 분말혼합물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하여 황화리튬(Li2S)을 제조하였다.Lithium sulfide (Li 2 S) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the milling time was 60 minutes and a powder mixture having an average particle size of 1.3 μm was prepared.

[비교예 1][Comparative Example 1]

LiOH(평균 입도 100 ㎛ 이상)와 Li2O(평균 입도 33 ㎛)를 밀링 처리하지 않고 원 분말 상태로 황화수소 가스와 반응시킨 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하여 황화리튬(Li2S)을 제조하였다.Lithium sulfide ( Li 2 S) was prepared.

[비교예 2][Comparative Example 2]

LiOH를 밀링 처리하지 않고 원 분말 상태로 황화수소 가스와 반응시킨 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하여 황화리튬(Li2S)을 제조하였다.Lithium sulfide (Li 2 S) was prepared in the same manner as in Example 1 except that LiOH was not milled and reacted with hydrogen sulfide gas in a raw powder state.

[비교예 3][Comparative Example 3]

Li2O를 밀링 처리하지 않고 원 분말 상태로 황화수소 가스와 반응시킨 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하여 황화리튬(Li2S)을 제조하였다.Lithium sulfide (Li 2 S) was prepared in the same manner as in Example 1 except that Li 2 O was reacted with hydrogen sulfide gas in a raw powder state without milling treatment.

[비교예 4][Comparative Example 4]

LiOH만을 사용한 것 외 모든 공정을 실시예 4와 동일하게 진행하여 황화리튬(Li2S)을 제조하였다.Lithium sulfide (Li 2 S) was prepared in the same manner as in Example 4 except that only LiOH was used.

[비교예 5][Comparative Example 5]

Li2O만을 사용한 것 외 모든 공정을 실시예 4와 동일하게 진행하여 황화리튬(Li2S)을 제조하였다.Lithium sulfide (Li 2 S) was prepared in the same manner as in Example 4 except that only Li 2 O was used.

원료 몰비 Raw material molar ratio 밀링 시간
(분)
milling time
(minute)
분말혼합물
평균입도 (㎛)
powder mixture
Average particle size (㎛)
Li2S
평균입도 (㎛)
Li 2 S
Average particle size (㎛)
비고note
LiOHLiOH Li2OLi 2 O 실시예 1Example 1 5050 5050 1515 16.416.4 4.74.7 실시예 2Example 2 5050 5050 3030 9.49.4 2.62.6 실시예 3Example 3 5050 5050 4545 3.63.6 1.51.5 실시예 4Example 4 5050 5050 6060 1.31.3 0.80.8 비교예 1Comparative Example 1 5050 5050 -- LiOH >100,
Li2O 33
LiOH >100,
Li 2 O 33
4545
비교예 2Comparative Example 2 100100 -- -- >100>100 6464 비교예 3Comparative Example 3 -- 100100 -- 3333 -- 입자 표면만 반응Only the particle surface reacts 비교예 4Comparative Example 4 100100 -- 6060 >100>100 7979 비교예 5Comparative Example 5 -- 100100 6060 1.01.0 -- 입자 표면만 반응Only the particle surface reacts

[특성 평가][Characteristic evaluation]

1) 입도 분석:1) Particle size analysis:

레이저 입도 분석기를 이용하여 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 내지 5의 분말혼합물과 황화리튬의 평균 입도를 분석하여 상기 표 1에 나타냈었다.The average particle sizes of the powder mixtures of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 and lithium sulfide were analyzed using a laser particle size analyzer, and are shown in Table 1 above.

상기 표 1을 참고하면, 수산화리튬과 산화리튬을 기계적 밀링 처리한 경우, 밀링 시간이 길어질수록 분말혼합물인 Li3O2H의 평균입도가 작아지는 것을 알 수 있으며, 특히 45분 이상 밀링 처리를 수행할 시 Li3O2H의 평균입도가 5 ㎛ 이하로 작아지는 것을 확인할 수 있었다.Referring to Table 1, in the case of mechanical milling of lithium hydroxide and lithium oxide, it can be seen that the average particle size of the powder mixture, Li 3 O 2 H, decreases as the milling time increases. It was confirmed that the average particle size of Li 3 O 2 H was reduced to 5 μm or less when performing.

반면, 비교예 1, 2 및 3의 경우 기계적 밀링 처리 없이 원 재료 상태로 사용함에 따라 두 분말혼합물의 평균입도가 수십 마이크론 수준으로 매우 컸으며, 특히 비교예 3의 경우 도 5에 도시된 바와 같이 산화리튬의 표면에서만 반응이 진행되어 대부분의 산화리튬이 남아 있는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 4의 경우 흡습성이 높은 수산화리튬을 기계적 밀링 처리함에 따라 오히려 더욱 뭉치는 경향을 보였고, 비교예 5의 경우 수산화리튬의 평균 입경은 1.0 ㎛까지 작아졌으나, 이 역시 황화수소 가스와의 반응이 완전히 진행되지 않고 입자 표면에서만 반응이 일어나 산화리튬이 잔존하는 문제가 발생하였다.On the other hand, in Comparative Examples 1, 2, and 3, the average particle size of the two powder mixtures was very large at the level of several tens of microns as the raw material was used without mechanical milling, and in particular, in the case of Comparative Example 3, as shown in FIG. It was confirmed that the reaction proceeded only on the surface of the lithium oxide, and most of the lithium oxide remained. In Comparative Example 4, lithium hydroxide having high hygroscopicity showed a tendency to agglomerate more as the mechanical milling treatment was performed. There was a problem in that the reaction did not proceed and only occurred on the surface of the particle, leaving lithium oxide.

아울러, 실시예 1 내지 4의 분말혼합물과, 실시예 1 내지 4 및 비교예 2에 따라 제조된 황화리튬에 대하여 주사전자현미경(SEM)을 측정하였으며, 그 결과를 도 1 내지 도 3에 도시하였다.In addition, a scanning electron microscope (SEM) was measured for the powder mixture of Examples 1 to 4 and lithium sulfide prepared according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 2, and the results are shown in FIGS. 1 to 3 .

도 1은 실시예 1 내지 4의 분말혼합물의 SEM 이미지로, 입도 분석과 동일하게, 밀링 시간이 길어질수록 점차 분말혼합물의 평균 입도가 작아지는 것을 확인할 수 있었으며, 하기 XRD 분석에서 알 수 있는 바와 같이, 분말혼합물의 평균 입도가 작아질수록 황화수소 가스와 더욱 잘 반응하여 점차 불순물의 함량이 줄어드는 것을 알 수 있었다.1 is an SEM image of the powder mixture of Examples 1 to 4, and it was confirmed that, as in the particle size analysis, the average particle size of the powder mixture gradually decreased as the milling time increased, as can be seen from the following XRD analysis. , it was found that the smaller the average particle size of the powder mixture, the better it reacted with hydrogen sulfide gas, and the content of impurities gradually decreased.

도 2 및 3은 실시예 1 내지 4 및 비교예 2에 따라 제조된 황화리튬의 SEM 이미지로, 이 역시 입도 분석과 동일하게, 실시예 1 내지 4에서 제조된 황화리튬은 밀링 처리 시간이 길어짐에 따라 그 입도가 점차 작아지는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 실시예 4에서 제조된 황화리튬의 경우 평균 입도가 0.8 ㎛으로 초미분화되었다. 반면, 비교예 2에서 제조된 황화리튬은 밀링하지 않은 LiOH만을 사용함에 따라 평균 입도가 64 ㎛인 거대 크기의 황화리튬이 제조되었다.2 and 3 are SEM images of lithium sulfide prepared according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 2, which is also the same as the particle size analysis. Accordingly, it was confirmed that the particle size gradually decreased. In particular, in the case of lithium sulfide prepared in Example 4, the average particle size was ultra-fine to 0.8 μm. On the other hand, as for the lithium sulfide prepared in Comparative Example 2, only non-milled LiOH was used, so that a large-sized lithium sulfide having an average particle size of 64 μm was prepared.

2) X선 회절분석(XRD):2) X-ray diffraction analysis (XRD):

실시예 1 내지 4 및 비교예 2 내지 3에 따라 제조된 황화리튬에 대하여 XRD를 분석하였으며, 그 결과를 도 4 및 도 5에 도시하였다.XRD was analyzed for lithium sulfide prepared according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 2 to 3, and the results are shown in FIGS. 4 and 5 .

도 4를 참조하면, 밀링 시간이 길어질수록 점차 불순물의 함량이 줄어들었으며, 60분 동안 밀링 처리한 실시예 4의 경우 불순물 없이 높은 순도로 황화리튬이 제조된 것을 알 수 있었다.Referring to FIG. 4 , as the milling time increased, the content of impurities gradually decreased, and in the case of Example 4, which was milled for 60 minutes, it was found that lithium sulfide was manufactured with high purity without impurities.

특히, 상기 실시예 4의 황화리튬을 유도 결합 플라즈마 분광 분석법(ICP-OES)로 분석한 결과에서도, 세 개의 분석시료가 각각 99.994%, 99.970% 및 99.987%의 순도를 보여, 평균 99.98% 이상의 높은 순도를 보여 고 순도의 황화리튬을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이때, 황화리튬(Li2S)의 순도는 차수법을 통해 산출하였으며, 구체적으로 100-(ICP-OES 분석을 통해 검출된 분석원소들의 중량%의 합)으로 계산하였고, 상기 분석원소는 Ca, Si, Sb, Al, As, B, Ba, Be, Bi, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, Hf, In, K, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Sc, Se, Sn, Ta, Ti, Tl, V, W, Zn 및 Zr이다.In particular, even in the results of analyzing the lithium sulfide of Example 4 by inductively coupled plasma spectroscopy (ICP-OES), the three analysis samples showed purity of 99.994%, 99.970%, and 99.987%, respectively, with an average of 99.98% or higher. It was confirmed that high-purity lithium sulfide could be produced by showing the purity. At this time, the purity of lithium sulfide (Li 2 S) was calculated through the order method, specifically, it was calculated as 100- (sum of weight % of analyte elements detected through ICP-OES analysis), and the analyte element was Ca, Si, Sb, Al, As, B, Ba, Be, Bi, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, Hf, In, K, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Sc, Se, Sn, Ta, Ti, Tl, V, W, Zn and Zr.

한편, 도 5를 참조하면, LiOH만을 사용한 비교예 2의 경우 불순물 없이 황화리튬이 제조된 반면, Li2O만을 사용한 비교예 3의 경우 높은 함량으로 Li2O가 여전히 남아있었으며 Li2S와 LiOH가 소량 검출되었다. 아울러, 비교예 5의 경우에도(미도시)에도 Li2O가 완전히 반응되지 않고 높은 함량으로 남는 문제가 있었다. 이는 반응이 매우 느리거나 표면에서 어느 정도 반응이 진행된 후 입자 내부까지는 반응이 진행되기 어려운 것으로 판단된다.On the other hand, referring to FIG. 5 , in Comparative Example 2 using only LiOH, lithium sulfide was prepared without impurities, whereas in Comparative Example 3 using only Li 2 O, Li 2 O was still remaining at a high content, and Li 2 S and LiOH was detected in small amounts. In addition, even in the case of Comparative Example 5 (not shown), there was a problem in that Li 2 O was not completely reacted and remained in a high content. It is judged that the reaction is very slow or that the reaction is difficult to proceed to the inside of the particle after the reaction has progressed to some extent on the surface.

이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. Although the present invention has been described through the specific matters and limited examples as described above, these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above examples, and the present invention pertains to Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (6)

a) 제1반응기에 수산화리튬(LiOH) 및 산화리튬(Li2O)을 투입하고, 기계적 밀링 처리하여 미분화된 분말혼합물을 제조하는 단계;
b) 상기 미분화된 분말혼합물을 제2반응기로 이송하고, 황화수소 가스와 1차 고온고압 반응시켜 1차반응물을 제조하는 단계; 및
c) 상기 1차반응물을 제3반응기로 이송하고, 황화수소 가스와 2차 고온고압 반응시켜 황화리튬을 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법.
a) preparing a pulverized powder mixture by introducing lithium hydroxide (LiOH) and lithium oxide (Li 2 O) into a first reactor, and performing mechanical milling;
b) transferring the pulverized powder mixture to a second reactor and performing a first high-temperature and high-pressure reaction with hydrogen sulfide gas to prepare a first reactant; and
c) preparing lithium sulfide by transferring the first reactant to a third reactor and reacting with hydrogen sulfide gas at a second high temperature and pressure;
A method for mass production of high-purity lithium sulfide, comprising:
제 1항에 있어서,
상기 미분화된 분말혼합물의 평균 입도는 0.1 내지 5 ㎛인, 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법.
The method of claim 1,
The average particle size of the pulverized powder mixture is 0.1 to 5 ㎛, mass production method of high purity lithium sulfide.
제 1항에 있어서,
상기 수산화리튬 : 산화리튬의 몰비는 1 : 0.1 내지 1.2인, 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법.
The method of claim 1,
The molar ratio of lithium hydroxide: lithium oxide is 1: 0.1 to 1.2, mass production method of high purity lithium sulfide.
제 1항에 있어서,
상기 1차 고온고압 반응 및 2차 고온고압 반응은 서로 독립적으로 80 내지 500℃에서 수행되는, 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법.
The method of claim 1,
The first high-temperature and high-pressure reaction and the second high-temperature and high-pressure reaction are each independently performed at 80 to 500° C., a method for mass production of high-purity lithium sulfide.
제 1항에 있어서,
상기 제조 방법을 통해 제조된 황화리튬의 평균 입도는 10 ㎛ 이하인, 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법.
The method of claim 1,
An average particle size of the lithium sulfide prepared through the above production method is 10 μm or less, a method for mass production of high purity lithium sulfide.
제 1항에 있어서,
상기 제조 방법을 통해 제조된 황화리튬의 순도는 99.9% 이상인, 고 순도 황화리튬의 대량 생산 방법.
The method of claim 1,
The purity of the lithium sulfide manufactured through the above manufacturing method is 99.9% or more, a mass production method of high purity lithium sulfide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09278423A (en) 1996-04-16 1997-10-28 Furukawa Co Ltd Production of lithium sulfide
JP2018058723A (en) * 2016-10-05 2018-04-12 三井金属鉱業株式会社 Production process and production apparatus of lithium sulfide

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