[发明专利]碳硅复合颗粒及其制备方法和制备装置

说明书

本发明涉及碳硅复合颗粒领域，公开了碳硅复合颗粒及其制备方法和制备装置。该方法包括：在载气存在下，将石墨基粉末和含硅气体在流化状态下进行对流接触，其中，所述含硅气体进行分解，产生的硅粉实现在所述石墨基粉末中嵌入，或在所述石墨基粉末外进行包覆，形成碳硅复合颗粒。使碳硅复合颗粒的工业化生产成为可能。同时，本发明的方法所制得的碳硅复合颗粒均匀，颗粒呈规则的球形结构，且含硅的克容量为1000mAh/g以上。

技术领域

本发明涉及碳硅复合颗粒的制备领域，具体涉及碳硅复合颗粒的制备方法和制备装置。

背景技术

碳硅复合颗粒材料主要用于锂离子电池负极，能有效的提升锂离子电池的容量和循环性能。

目前，碳硅复合颗粒的主要制备技术是高能球磨法，但制备工艺流程长，所需要的设备多、能耗高，而且产品品质一般。其他的还有溅射沉积法、蒸镀法、高温分解法等技术，都还处于试验阶段，无法用于工业生产。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的碳硅复合颗粒材料中，硅、碳不均匀及硅容量低的问题，提供一种碳硅复合颗粒的制备方法和制备装置。该方法能够一步制得碳硅复合颗粒，且具有混合均匀及硅容量高的特点。从SEM电镜图片可以看出来均匀性的好坏，容量比现有技术能高5％。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种碳硅复合颗粒的制备方法，其中，该方法包括：在载气存在下，将石墨基粉末和含硅气体在流化状态下进行对流接触，其中，所述含硅气体进行分解，产生的硅粉实现在所述石墨基粉末中嵌入，或在所述石墨基粉末外进行包覆，形成碳硅复合颗粒。

本发明第二方面提供一种本发明的制备方法制得的碳硅复合颗粒，其中，所述碳硅复合颗粒的球形度为0.80以上，所述碳硅复合颗粒中含硅的克容量为1000mAh/g以上。

本发明第三方面提供一种碳硅复合颗粒的制备装置，其中，该装置包括：依次连通的进料单元、流化床单元、产物筛选单元、尾气过滤单元和粉料收集单元；

其中，所述进料单元用于控制硅烷化合物、载气、石墨基粉末的投料量；

所述流化床单元包括流化床反应器、加热器和气体分配器，用于将气化的所述硅烷化合物、载气与所述石墨基粉末在所述流化床内形成流动流体进行接触，制备碳硅复合颗粒；

所述产物筛选单元包括旋风分离器，用于对所述流化床单元制得的碳硅复合颗粒进行筛选，获得颗粒直径合格的碳硅复合颗粒；

所述尾气过滤单元包括换热器和过滤器，用于对经所述产物筛选单元排出的尾气进行降温和回收从尾气中除去的微小颗粒粉末；

所述粉料收集单元包括粉料冷却仓和粉料收集仓，用于将经所述产物筛选单元筛选而得的碳硅复合颗粒进行冷却和收集包装。

通过上述技术方案，本发明提供的方法通过在载气存在下，将硅烷化合物气化并分解，然后与石墨基粉末在流化状态下进行接触，从而实现高纯度的硅在石墨基粉末的内部或外部的沉积、分布。实施该制备方法，使石墨基粉末能够以流化态的形式，连续地与硅烷化合物气化并分解而产生的硅实现以固-气形式进行接触，使碳硅复合颗粒的工业化生产成为可能。同时，本发明的方法所制得的碳硅复合颗粒均匀，颗粒呈规则的球形结构，球形度高，并且颗粒的碳硅纯度高。

该方法还能够获得高硅含量的碳硅复合颗粒，能够有效控制制得的不同硅含量的碳硅复合材料里，满足不同的应用要求，且制备成本更低。

附图说明

图1是本发明提供的制备碳硅复合颗粒的流程示意图；

图2是图1流程中示意的流化床反应器的示意图。

附图标记说明

1、石墨料仓 2、流化床反应器 3、换热器