一、作为硫源制备硫化锂电解质
硫化物固态电池的核心材料是硫化物固态电解质(如Li₂S-P₂S₅体系),而硫化锂(Li₂S)是其基础原料。硫铁矿制取的硫酸通过以下路径转化为Li₂S:
1.硫酸→硫化氢→硫化锂:
硫酸可与硫磺或天然气反应生成硫化氢(H₂S),再与氢氧化锂(LiOH)在有机溶剂(如二甲基亚砜)中反应,提纯后得到高纯度Li₂S。
例如:兴发集团利用副产硫化氢制备Li₂S,硫铁矿制酸企业可通过类似路径进入该链条。
2.硫铁矿直接转化:
硫铁矿(FeS₂)经焙烧生成SO₂并进一步制成硫酸,或通过化学还原直接生成硫化铁(FeS),再经锂化反应生成Li₂S。
✅ 技术优势:硫铁矿品位高(如粤桂股份硫精矿含硫量>48%),杂质少,可降低后续提纯难度。
二、直接作为电极材料组分
硫铁矿本身可通过改性用于电池电极:
硫化铁(FeS)导电外壳:硫铁矿经热处理转化为FeS,因其高机械强度和导电性,可作为固态电池负极的包覆材料或添加剂,提升界面稳定性。
复合硫正极:FeS₂可与硫复合形成正极材料,利用其多电子反应机制提高电池能量密度
三、烧渣资源化制备磷酸铁锂电池材料
硫铁矿制酸过程产生的废渣(烧渣,含Fe₂O₃ 30%~50%)可高值化利用:
提取电池级磷酸铁:烧渣经碱激发、机械活化除杂后,酸浸得到纯净硫酸铁溶液,再与磷酸反应合成磷酸铁(LiFePO₄前驱体)。例如:
新工艺已实现烧渣→硫酸铁→磷酸铁→磷酸铁锂的转化,满足电池级标准(HG/T 4701-2021)。
环保意义:我国每年产生硫铁矿烧渣超千万吨,此路径既降低固废污染,又为锂电提供廉价铁源。
四、产业应用与产能布局