Lithiumsulfid

Es handelt sich um einen farblosen Feststoff, der in einer Antifluoritstruktur kristallisiert. Lithiumsulfid ist so hygroskopisch, dass es an der Luft zerfließt. Es reagiert heftig mit Wasser und bildet dabei eine alkalische Lösung:

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

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

Durch das mit Wasser gebildete Hydrogensulfid, das mit Schwefelwasserstoff im Gleichgewicht steht, riecht Lithiumsulfid schweflig, nach faulen Eiern.

Lithiumsulfid ist brennbar.

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.^[4]

Lithiumsulfid kann in guter Reinheit aus den Elementen gewonnen werden, indem man flüssiges Ammoniak bei −33 °C als Lösungsmittel verwendet^[5]:

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

bzw.

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

Diese Gesamtreaktion läuft auch beim vollständigen Entladen eines Lithium-Schwefel-Akkumulators ab.

Lithiumsulfid kann auch in reiner Form erhalten werden, wenn Lithiumhydrogensulfid im Vakuum auf 150 °C erhitzt wird^[6][7]:

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

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. Da Lithiumsulfid Li₂S in den organischen Lösungsmitteln, die in Lithiumzellen gewöhnlich verwendet werden, kaum löslich ist, liegt es als Festsubstanz vor.

An der Verwendung von Lithiumsulfid als Bestandteil von Festelektrolyten wird geforscht.^[7][8] Mit Hilfe dieser festen Elektrolyte können Akkumulatoren hergestellt werden, die ohne Flüssigkeit auskommen, was z. B. bei erhöhten Temperaturen oder miniaturisierten Batterien vorteilhaft sein kann.