Lithiumsulfid

Kristallstruktur
	_ Li+ 0 _ S2−
Allgemeines
Name	Lithiumsulfid
Andere Namen	Dilithiumsulfid; Dilithiummonosulfid; Lithium(I)sulfid; LITHIUM SULFIDE (INCI);
Verhältnisformel	Li2S
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	235-228-1
ECHA-InfoCard	100.032.013
PubChem	10290727
Wikidata	Q417658
Eigenschaften
Molare Masse	45,95 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,64 g·cm−3
Schmelzpunkt	1372 °C; 900 °C - 975 °C;
Löslichkeit	Reagiert heftig mit Wasser
Sicherheitshinweise
H- und P-Sätze	H: 301‐314
	EUH: 029
	P: 280‐301+330+331‐303+361+353‐305+351+338‐310
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.; Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Lithiumsulfid ist ein Sulfid des Lithiums und hat die Summenformel Li₂S.

Eigenschaften

Es handelt sich um einen farblosen brennbaren, hydrolyseempfindlichen und stark hygroskopischen Feststoff, der in einer Antifluoritstruktur kristallisiert.^[6]

Lithiumsulfid ist so hygroskopisch, dass es an der Luft zerfließt. Es reagiert heftig mit Wasser und bildet dabei eine alkalische Lösung:^[7]

{\ce {Li2S + 8H2O -> 2[Li(H2O)4]+ + S^{2-}}}

{\ce {S^{2-}{}+ H2O <=> HS- + OH-}}

Lithiumsulfid kristallisiert – wie das Natriumoxid Na₂O – in der Antifluoritstruktur, d. h., jedes Lithiumion ist tetraedrisch von vier Sulfidionen umgeben, jedes Sulfidion kubisch von acht Kationen.^[8]

Für den Schmelzpunkt von Lithiumsulfid werden in der Fachliteratur unterschiedliche Werte angegeben: Einerseits 1372 °C,^[3] andererseits ein Bereich von 900 °C bis 975 °C.^[4]

Herstellung

Lithiumsulfid kann in guter Reinheit aus den Elementen gewonnen werden, indem man flüssiges Ammoniak bei −33 °C als Lösungsmittel verwendet^[9]:

{\ce {2Li + S -> Li2S}}

bzw.

{\ce {16Li + S8 -> 8Li2S}}

Lithiumsulfid kann auch in reiner Form erhalten werden, wenn Lithiumhydrogensulfid im Vakuum auf 150 °C erhitzt wird^[10]^[11]:

{\ce {2LiHS -> Li2S + H2S}}

Mögliches Vorkommen in zukünftigen Akkumulatoren

An der Entwicklung eines Lithium-Schwefel-Akkumulators wird intensiv gearbeitet. Im vollständig entladenen Zustand enthält er Lithiumsulfid, das beim Laden wieder in Schwefel umgewandelt wird.^[12] An der Verwendung von Lithiumsulfid als Bestandteil von Festelektrolyten wird geforscht.^[11]^[13]

Einzelnachweise

↑ Eintrag zu LITHIUM SULFIDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 19. Januar 2022.
↑ ^a ^b David R. Lide: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85. Ed., CRC Press LLC 2005.
↑ ^a ^b P. T. Cunningham, S. A. Johnson, E. J. Cairns: Phase Equilibria in Lithium-Chalcogen Systems. In: Journal of The Electrochemical Society. Band 119, Nr. 11, 1972, S. 1448, doi:10.1149/1.2404020.
↑ ^a ^b Thomas Gibson Pearson, Percy Lucock Robinson: LVI.—The polysulphides of the, alkali metals. Part II. Lithium. In: J. Chem. Soc. Band 0, Nr. 0, 1931, S. 413–420, doi:10.1039/JR9310000413.
↑ ^a ^b ^c Datenblatt Lithiumsulfid bei Alfa Aesar, abgerufen am 24. August 2020 (Seite nicht mehr abrufbar).
↑ Hermann Sicius: Handbook of the Chemical Elements. Springer Nature, 2024, ISBN 978-3-662-68921-9 (google.de [abgerufen am 15. Januar 2025]).
↑ Shunjin Yang, Xiaohu Hu, Shijie Xu, Aiguo Han, Xin Zhang, Na Zhang, Xing Chen, RongZheng Tian, Dawei Song, Yongan Yang: Synthesis of Deliquescent Lithium Sulfide in Air. In: ACS Applied Materials & Interfaces. Band 15, Nr. 34, 30. August 2023, S. 40633–40647, doi:10.1021/acsami.3c08506.
↑ P. Pandit, B. Rakshit, S. P. Sanyal: Electronic and elastic properties of alkalimetal sulphides-Li₂S and Na₂S. In: Indian Journal of Pure & Appl. Phys. Band 47, 2009, S. 804–807.
↑ F. W. Bergstrom: The Polysulfides and Polyselenides of Lithium, Sodium and Potassium. In: Journal of the American Chemical Society. Band 48, Nr. 1, 1926, S. 146–151, doi:10.1021/ja01412a021.
↑ Robert Juza, Wilhelm Uphof: Zur Kenntnis des Lithiumsulfids. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. Band 287, Nr. 3, 1956, S. 113–119, doi:10.1002/zaac.19562870302.
↑ ^a ^b N. V. Arkhipova, L. D. Leont’eva, A. M. Mikhailova: Ionic Lithium-Conducting Solid Li2S–Sb2Sx Electrolytes. In: Russian Journal of Electrochemistry. Band 39, Nr. 5, 2003, S. 588–590, doi:10.1023/A:1023829010924.
↑ Yoonkook Son, Jung‐Soo Lee, Yeonguk Son, Ji‐Hyun Jang, Jaephil Cho: Recent Advances in Lithium Sulfide Cathode Materials and Their Use in Lithium Sulfur Batteries. In: Advanced Energy Materials. Band 5, Nr. 16, August 2015, doi:10.1002/aenm.201500110.
↑ Masahiro Tatsumisago, Hideki Yamashita, Akitoshi Hayashi, Hideyuki Morimoto, Tsutomu Minami: Preparation and structure of amorphous solid electrolytes based on lithium sulfide. In: Journal of Non-Crystalline Solids. Band 274, 2000, S. 30–38, doi:10.1016/S0022-3093(00)00180-0.

[CosIng-1] Eintrag zu LITHIUM SULFIDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 19. Januar 2022.

[CRC-Handbook-2] David R. Lide: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85. Ed., CRC Press LLC 2005.

[:0-3] P. T. Cunningham, S. A. Johnson, E. J. Cairns: Phase Equilibria in Lithium-Chalcogen Systems. In: Journal of The Electrochemical Society. Band 119, Nr. 11, 1972, S. 1448, doi:10.1149/1.2404020.

[:1-4] Thomas Gibson Pearson, Percy Lucock Robinson: LVI.—The polysulphides of the, alkali metals. Part II. Lithium. In: J. Chem. Soc. Band 0, Nr. 0, 1931, S. 413–420, doi:10.1039/JR9310000413.

[Alfa-5] Datenblatt Lithiumsulfid bei Alfa Aesar, abgerufen am 24. August 2020 (Seite nicht mehr abrufbar).

[6] Hermann Sicius: Handbook of the Chemical Elements. Springer Nature, 2024, ISBN 978-3-662-68921-9 (google.de [abgerufen am 15. Januar 2025]).

[7] Shunjin Yang, Xiaohu Hu, Shijie Xu, Aiguo Han, Xin Zhang, Na Zhang, Xing Chen, RongZheng Tian, Dawei Song, Yongan Yang: Synthesis of Deliquescent Lithium Sulfide in Air. In: ACS Applied Materials & Interfaces. Band 15, Nr. 34, 30. August 2023, S. 40633–40647, doi:10.1021/acsami.3c08506.

[8] P. Pandit, B. Rakshit, S. P. Sanyal: Electronic and elastic properties of alkalimetal sulphides-Li₂S and Na₂S. In: Indian Journal of Pure & Appl. Phys. Band 47, 2009, S. 804–807.

[9] F. W. Bergstrom: The Polysulfides and Polyselenides of Lithium, Sodium and Potassium. In: Journal of the American Chemical Society. Band 48, Nr. 1, 1926, S. 146–151, doi:10.1021/ja01412a021.

[10] Robert Juza, Wilhelm Uphof: Zur Kenntnis des Lithiumsulfids. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. Band 287, Nr. 3, 1956, S. 113–119, doi:10.1002/zaac.19562870302.

[Arkhipova-11] N. V. Arkhipova, L. D. Leont’eva, A. M. Mikhailova: Ionic Lithium-Conducting Solid Li2S–Sb2Sx Electrolytes. In: Russian Journal of Electrochemistry. Band 39, Nr. 5, 2003, S. 588–590, doi:10.1023/A:1023829010924.

[12] Yoonkook Son, Jung‐Soo Lee, Yeonguk Son, Ji‐Hyun Jang, Jaephil Cho: Recent Advances in Lithium Sulfide Cathode Materials and Their Use in Lithium Sulfur Batteries. In: Advanced Energy Materials. Band 5, Nr. 16, August 2015, doi:10.1002/aenm.201500110.

[13] Masahiro Tatsumisago, Hideki Yamashita, Akitoshi Hayashi, Hideyuki Morimoto, Tsutomu Minami: Preparation and structure of amorphous solid electrolytes based on lithium sulfide. In: Journal of Non-Crystalline Solids. Band 274, 2000, S. 30–38, doi:10.1016/S0022-3093(00)00180-0.

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