固态电解质的核心——硫化物

液相、气相、固相，哪种工艺将率先跑出？

今年来，以硫化物基固态电解质为核心的材料体系，逐渐被确立为全固态电池发展的主要技术路线。

一方面，这受到头部电池企业一致选择的影响；另一方面，学界认为硫化物在离子电导率上具有突出优势，能够在短期内推动全固态电池研发取得成果。

在此背景下，市场开始“事无巨细”地挖掘与跟踪硫化物产业链进展，涉及原材料（硫铁矿）、前驱体（硫化锂等）、电解质、电池、辅材等诸多环节。其中，硫化锂的低成本制备是关注焦点之一。

尤其是四季度，硫化锂在二级市场引发的多轮热潮值得关注，主要由有研新材、光华科技等企业引领。

有研新材表示，其高纯度硫化锂目前处于“研发有一定突破后的小试阶段”，并正配合国内外客户进行验证或小批量供货。

光华科技则在面向机构交流时透露，公司高纯度硫化锂出货量已达到吨级，客户要求其2025年“至少准备”百吨级产能，届时高纯度硫化锂成本有望拉低至20万元/吨。

高纯度硫化锂成本20万元/吨是什么概念？

首先需要明确的是，硫化锂商品化已初具进展，此前主要用于锂硫电池、2023年对应千万级别市场规模，供应商包括赣锋锂业、湖北鑫润德、杭州凯亚达、成都汉普高新等。

然而，若想将硫化锂用于固态电解质制备，仍需在技术层面解决纯度低、颗粒大等问题。

光华科技指出，下游固态客户对电解质用硫化锂的核心要求集中在纯度、粒径（D50）及比表面积三方面。

其中，纯度最低需达到“4个9”（99.99%）；粒径需要实现可调，兼顾小粒径与高电导；比表面积则需通过改性处理，降低其反应活性，减少硫化物与空气或水分发生化学反应的可能性。纯度是核心参数，后两者主要提供不同技术规格的选择。

其次，硫化物固态电池的成本构成中，硫化锂以250-400万元的单吨售价，占比接近7成。

有固态电池企业指出，将硫化锂成本降低至50万元/吨是实现产业化的关键拐点，对应硫化物电解质的成本有望降至30万元/吨区间，全固态电芯成本也将降至0.6元/Wh。

目前，主要硫化锂供应商的高纯度产品仍处于小规模实验室生产阶段，因此光华科技提出的降本目标显得尤为大胆。

光华科技表示，通过工艺选择与规模化生产，有望在2025年实现降本目标。公司主要采用高纯度锂盐（提纯是关键技术难点）和硫化物原料，通过固相法高温合成高纯度硫化锂。

该工艺设备投入低，叠加锂价下行和规模化放量的双重预期，可推动高纯度硫化锂的单吨成本降低至10-20万元区间。

但问题也在于，制备流程涉及高温，就会带来高能耗、高成本，增加工况控制的复杂性。此前业内有部分企业提出，低温、液相合成才是更有潜力的降本路径。

总的来看，硫化锂制备工艺主要可分为固相、液相、气相三种路径。固相法最为常见，具体方法又包含球磨、高温烧结（光华科技）、碳热还原法等。

碳热还原法是当前合成硫化锂的主流工业方法，核心步骤是锂盐被碳或含碳化合物在高温下还原，操作简单、中间步骤粗产品储运方便，适合一步法制备硫化锂。

容百科技、湖南恩捷等均在此路线上有所布局。锂电材料、隔膜企业在高温工艺上的生产经验，如粉体烧结、隔膜热处理等，奠定了此类企业跨界硫化锂制备的技术基础。

其中，恩捷股份子公司湖南恩捷，已确定将碳热还原法作为低成本、大规模、高安全制备高纯硫化锂的路线。

湖南恩捷表示，碳热还原法的优势是原材料成本低且充足，利于规模化生产；并且只要控制好设备和尾气处理方式，则对环保较为友好。碳热还原法降本，技术上还需解决部分参数、充气量、温度和环境适应性等的严苛要求，并进一步提高硫化锂纯度。

液相法制备高纯度硫化锂，则主要由电解液龙头天赐材料所推崇。该工艺的原理是将锂/含锂化合物，硫/含硫化合物在液体介质中混合反应制备硫化锂，液体介质可以是有机溶剂或液氨。方法具有无需高温处理、工艺简单等优点，不足则包括有机溶剂易燃、易爆、易挥发；反应控制、后续提纯困难等。

天赐材料表示，公司已成功突破液相合成硫化锂工艺，能够实现均一性好、杂质低硫化锂的低成本规模化制造；目前已送样龙头客户，并在离子导电率，产品粒径均匀上得到良好反馈。

气相法得到了材料企业厦钨新能的选择。公司认为，碳热还原法需引入碳源，杂质较多，液相法中硫化氢和氢氧化锂难充分反应，需要多级反应，后续提纯困难；两者均面临提高纯度的挑战。

厦钨新能基于自研冶炼技术提炼的活性锂化合物，能够在与含硫化合物反应（非硫化氢）后一步形成高纯度硫化锂；且公司全套自研设备，能够从源头控制反应活泼性和反应环境，提高生产安全性。

不过，气相法制备硫化锂进入规模化阶段后，还需要考虑制备容器使用寿命、腐蚀问题以及与不同材质的适应性问题。

综上，固态电解质用硫化锂已吸引来诸多化工、锂电企业的布局。只能说从目前来看，布局企业在工艺选择、产业基础等方面存在差异，实际上谁能先实现高纯度硫化锂的低成本、规模化制备，还是一个未知数，接下来将由企业规模化生产的级别、技术先进性，以及市场需求节奏等共同决定。

来源：高工锂电