[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)氧化亞硅的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810421185.1
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108821292B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 儲晞
• 申請（專利權(quán)）人: 儲晞
• 主分類號: C01B33/113
• 分類號: C01B33/113;B01J3/00;B01J3/02;B01J3/04;B01J6/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 孫輝

1.一種生產(chǎn)氧化亞硅的方法，其特征在于，

利用單一前軀體作為原料，所述單一前軀體在一個單獨顆粒的不同部分有產(chǎn)生氧化亞硅所必須的單質(zhì)硅和二氧化硅；

所述方法包括：

將所述單一前軀體中的硅單質(zhì)、不完全氧化的硅或二氧化硅通過氧化、還原達到生成氧化亞硅所需的單質(zhì)硅與二氧化硅接近一比一的摩爾配比；其中，所述單一前軀體中單質(zhì)硅和二氧化硅的摩爾比通過熱重法分析確定，所述通過熱重法分析確定單質(zhì)硅和二氧化硅摩爾比的步驟包括使所述單一前驅(qū)體中的單質(zhì)硅完全氧化為二氧化硅，通過質(zhì)量的增加來反推單質(zhì)硅的含量；還原劑選自由氫氣、一氧化碳、碳和金屬組成的組中的至少一種；氧化劑選自由氧氣、水蒸汽和氧化氮組成的組中的至少一種；

然后通過高溫歧化反應(yīng)將二氧化硅與相鄰單質(zhì)硅形成氧化亞硅SiO_x升華并被收集。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，生成氧化亞硅時的條件包括：將前軀體在密閉空間中高溫高壓反應(yīng)生成氧化亞硅固體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，通過高溫歧化反應(yīng)將氧化硅與相鄰單質(zhì)硅形成氧化亞硅氣體，使該氧化亞硅氣體與處于低溫的電池負(fù)極材料接觸從而使氧化亞硅負(fù)載于所述電池負(fù)極材料的孔隙和/或表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，氧化亞硅氣體冷凝沉積在流動的氧化亞硅的顆粒或粉體表面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，直接將氧化亞硅升華氣體與鋰離子電池負(fù)極材料混合制造得到含硅高容量鋰離子電池負(fù)極材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在制備氧化亞硅前軀體還包括：向固體硅渣中添加二氧化硅和/或碳以平衡反應(yīng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，添加二氧化硅和/或碳的方式是向固體硅泥中摻入生物質(zhì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述生物質(zhì)包括碳化稻殼。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，二氧化硅和/或碳的摻入量為固體硅泥重量的1％～30％。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在通入一氧化碳或氫氣的同時或之后，通入氧氣以減少反應(yīng)剩余固體渣料。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括將前軀體固體物料粉碎、研磨、或制粒后再進行歧化反應(yīng)的過程。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，利用含硅氣體的不完全氧化直接生產(chǎn)氧化亞硅。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中高溫升華或歧化反應(yīng)形成氧化亞硅以及氣化、熔化反應(yīng)所涉及的過程加熱為通過電阻熱場加熱、感應(yīng)加熱、微波加熱、直接電極電弧、電子束、等離子加熱及反應(yīng)加熱方法中的至少一種加熱方式達到。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的氧化亞硅成分為SiO_x，其中X=0.1-1.9。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，X=0.5-1.5。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，X=0.8-1.2。

17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，X=0.9-1.1。

18.根根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，合成氧化亞硅前軀體，反應(yīng)溫度200-2500℃，反應(yīng)壓力1Pa -100MPa；反應(yīng)氣氛為氧化或還原。

19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，反應(yīng)溫度為200-2800℃。