[發明專利]利用含硅生物質連續化制備一氧化硅的方法

有效

• 申請號: 201910182256.1
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109879290B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 陳青華;肖旦;房冰
• 申請（專利權）人: 蘭溪致德新能源材料有限公司
• 主分類號: C01B33/113
• 分類號: C01B33/113
• 代理公司: 北京久誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

本發明提供利用含硅生物質連續化制備一氧化硅的方法，涉及納米材料制備領域，包括以下步驟：S1、將含硅生物質裝入含有惰性氣體與空氣混合氣氛的生物質熱解裝置內，加熱碳化生成生物質炭；S2、由生物質熱解裝置將生物質炭輸送到與其連通的生物質炭收集裝置內；S3、通過生物質炭收集裝置將生物質炭間歇送入與生物質炭收集裝置連通的反應裝置內，加熱達到預設溫度后保溫，生物質炭反應得到反應物；S4、將反應物從反應裝置內輸送到產品收集裝置內，其中反應裝置、產品收集裝置和真空泵依次管道連通，所述反應物在產品收集裝置內冷凝生成所述一氧化硅。該方法能夠利用生物質能源連續化制備一氧化硅，生產方法簡單，適合大規模生產。

技術領域

本發明涉及納米材料制備技術領域，尤其涉及一種利用含硅生物質連續化制備一氧化硅的方法。

背景技術

隨著鋰離子電池向大型應用領域發展，鋰離子能量密度等指標需要進一步的提升，在負極材料方面，傳統的石墨負極理論比容量為372mAh/g，已經難以滿足高能量密度電池的需求。硅基材料因高達4200mAh/g的理論比容量而備受關注，但硅基材料在充放電過程中，體積膨脹高達300％，導致硅基負極材料的可逆容量低，循環性能差。為了解決上述問題，提出了將硅基材料納米化。

目前國內生產一氧化硅所采用的方式為將硅粉與二氧化硅粉混合后加熱升華，冷凝后得到一氧化硅。上述工藝需用到大量的單質硅與二氧化硅，這兩種材料均為不可再生的，且在開采過程中對環境污染破壞很大。

我國是農業大國，每年產生大量生物質原料，例如稻殼的每年產生量可達4000～5000萬噸，稻殼中含有木質素、纖維素、多糖等碳氫氧成分，同時稻殼中二氧化硅的質量分數可達到15％～18％。稻殼在無氧環境下碳化，所得到的稻殼碳主要成分為碳與二氧化硅，且二氧化硅均勻的分布在稻殼碳中。對稻殼碳在負壓環境下加熱反應，可以生成一氧化硅與一氧化碳，一氧化硅是一種性能優良的鋰電池負極材料。因此，以生物質原料作為工業原料的研究得到越來越多的關注，然而現有技術中，還沒有提到利用生物質原料來生產一氧化硅，本發明的出現填補了這一領域的空缺。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了利用含硅生物質連續化制備一氧化硅的方法，該方法能夠利用生物質能源連續化制備一氧化硅，生產方法簡單，適合大規模生產。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種利用含硅生物質連續化制備一氧化硅的方法，包括以下步驟：

S1、將含硅生物質裝入含有惰性氣體與空氣混合氣氛的生物質熱解裝置內，加熱碳化生成生物質炭；其中，生物質炭中的C含量與SiO₂含量的摩爾比為1:1.05-1.1；

S2、由生物質熱解裝置將所述生物質炭輸送到與其連通的生物質炭收集裝置內；

S3、通過所述生物質炭收集裝置將所述生物質炭間歇送入與生物質炭收集裝置連通的反應裝置內，加熱達到預設溫度后保溫，生物質炭反應得到反應物；

S4、將所述反應物從所述反應裝置內輸送到產品收集裝置內，其中反應裝置、產品收集裝置和真空泵依次管道連通，所述反應物在產品收集裝置內冷凝生成所述一氧化硅。

優選地，所述生物質熱解裝置內設有用于傳送所述含硅生物質的傳送機構，生物質熱解裝置對應所述傳送機構第一端頂部設有用于裝料的進料口，生物質熱解裝置對應所述傳送機構第二端底部設有出料口，所述生物質炭收集裝置與出料口連通。

優選地，所述真空泵排出端設有尾氣處理裝置，尾氣處理裝置包括燃燒器和布袋除塵器。

優選地，所述生物質熱解裝置與反應裝置之間設有用于燃燒廢氣的燃燒裝置，生物質熱解裝置內產生的廢氣進入所述燃燒裝置內燃燒，燃燒產生的熱量用于對反應裝置供熱。