[发明专利]一种利用光伏产业废硅渣制备纳米硅负极材料的方法

摘要

本发明公开了一种利用光伏产业废硅渣制备纳米硅负极材料的方法，该方法包括以下步骤：将收集的废硅渣粉碎得到废硅粉；通过对废硅粉进行酸洗、水洗、干燥，实现一次纯化；将一次纯化后的废硅粉粉碎至2 mm以下，并将其置于惰性气氛中进行煅烧，实现二次纯化；随后，经过粗粉和细粉处理，获得纳米硅悬浮液；将该纳米硅悬浮液进行喷雾干燥，可获得纳米硅负极材料。该方法简单易行、成本低廉、可工业化应用，能实现大量硅废料的资源化利用。所获得的纳米硅负极材料，不但首次放电容量高达3305 mAh/g，且库伦效率也达88.5%，优于市场上一般的纳米硅负极材料。

主权项

1.一种利用光伏产业废硅渣制备纳米硅负极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）一次纯化：以光伏产业废硅渣为原料，采用粉碎机，将易结块的物料粉碎至2 mm以下，得到废硅粉；随后，将废硅粉用酸处理，过滤或离心，用去离子水洗至中性，并干燥，得到一次纯化后的硅粉物料；（2）二次纯化：采用粉碎机，将一次纯化后的硅粉物料粉碎至2 mm以下，然后，转移至管式炉或者箱式炉中，在惰性气氛、一定温度下煅烧，得到二次纯化后的硅粉；（3）粗粉处理：以二次纯化的硅粉为原料，在惰性气氛保护下，采用粉碎机，经过分级筛分，获得D90小于50 μm的硅微粉；（4）细粉处理：在全封闭式纳米研磨机上，在惰性气氛下，采用惰性溶剂，并加入助磨剂，进行细粉，得到纳米硅悬浮液；（5）干燥：将上述悬浮液利用喷雾干燥机进行干燥，得到纳米硅颗粒，也即纳米硅负极材料；所述步骤（1）一次纯化时，对废硅粉进行酸洗，所使用的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的至少一种，所用酸的浓度为0.01~5 mol/L，酸洗时，温度为25~95 ℃，搅拌转速为200 rpm，处理时间为30~90 min；所述步骤（2）二次纯化时，煅烧所采用的惰性气氛为高纯N₂、Ar或Ar/H₂混合气中的至少一种，升温速率为2~10 ℃/min，从室温升温至500~900℃，并恒温2 h。