[發明專利]極低電阻率的硅負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210034872.4
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114525580A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 田達晰
• 申請（專利權）人: 田達晰
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

1.一種極低電阻率的P型摻雜硅負極材料的制備方法，其特征是：包括如下步驟：

1）制備高摻雜濃度的P型硅熔體；

2）控制硅熔體的溫度在設定溫度1420-2000℃；

3）快速冷卻硅熔體，得到直徑1－10毫米的顆粒。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是：步驟1）制備高摻雜濃度的P型硅熔體步驟如下：將多晶硅和P型摻雜劑同時裝入坩堝內；通過加熱器將爐內溫度提高到1420℃以上使坩堝內的多晶硅和P型摻雜劑轉變成熔體；或者

將多晶硅裝入坩堝內，通過加熱器將爐內溫度提高到1420℃以上使坩堝內的多晶硅轉變成熔體；在多晶硅熔化過程中將P型摻雜劑裝入坩堝內；或者

將多晶硅裝入坩堝內；通過加熱器將爐內溫度提高到1420℃以上使坩堝內的多晶硅轉變成熔體；在多晶硅完全熔化后將P型摻雜劑裝入坩堝內，使摻雜劑在熔體中熔化；

所述的P型摻雜劑為硼、鋁、鎵P型摻雜劑中的一種或幾種；所述高摻雜濃度為所述的設定溫度下摻雜劑達到的飽和濃度，P型摻雜劑的加入量滿足在所述的設定溫度下得到摻雜劑的飽和溶液的要求。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是：步驟2）如下：調節加熱器的輸入功率，將硅熔體的溫度穩定在設定溫度，設定溫度是1420-2000℃范圍內的選定溫度；根據所需的硅負極材料的電阻率確定設定溫度，選擇的設定溫度越高，硅熔體中摻雜劑的飽和濃度就越高，得到的硅負極材料的電阻率就越低；摻雜劑在硅熔體中達到溶解平衡并形成飽和溶液所需時間就是溫度穩定的時間。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是：步驟3）如下：

坩堝底部或側面設有直徑1-5毫米的流液管，打開流液管通道使硅熔體通過流液管在重力作用下流入急冷器內的急冷劑里快速冷卻，熔體離開坩堝到在急冷劑中急冷成硅固體的總時間小于1秒；或者

硅熔體從坩堝通過移液器或移出機構移出，移液器或移出機構將硅熔體轉變成直徑1－10毫米的液滴或流束并在重力作用下轉移到急冷器中的急冷劑里快速冷卻，熔體離開移液體器到在急冷劑中急冷成硅固體的總時間小于1秒；或者

將硅熔體從所述的坩堝通過移液器或移出機構轉移到熔體灑落器，灑落器將硅熔體轉變成直徑1－10毫米的液滴或流束再在重力作用下灑落到急冷器中的急冷劑里快速冷卻，熔體離開灑落器到在急冷劑中急冷成硅固體的總時間小于1秒；

所述的急冷劑包括水、干冰、液氮。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是：步驟3）如下：硅熔體進入急冷器采用風冷冷卻。

6.一種極低電阻率的N型摻雜硅負極材料的制備方法，其特征是：包括如下步驟：

1）制備無摻雜劑的硅熔體；

2）控制硅熔體的溫度在設定溫度1420-2000℃；

3）摻入N型摻雜劑；溫度達到設定溫度后，將N型摻雜劑摻入硅熔體內，同時保持設定溫度到形成摻雜劑的飽和溶液，摻雜劑為磷、砷、銻中的一種或幾種；

4）快速冷卻硅熔體，得到直徑1－10毫米的顆粒。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征是：步驟2）如下：調節加熱器的輸入功率，將硅熔體的溫度穩定在設定溫度，設定溫度是1420-2000℃范圍內的選定溫度；根據所需的硅負極材料的電阻率確定設定溫度，選擇的設定溫度越高，硅熔體中摻雜劑的飽和濃度就越高，得到的硅負極材料的電阻率就越低；摻雜劑在硅熔體中達到溶解平衡并形成飽和溶液所需時間就是溫度穩定的時間。