[发明专利]一种纳米亚微米球形硅粉的生产方法

摘要

本发明属无机非金属纳微米粉体材料技术领域，具体涉及一种纳米亚微米硅粉的生产方法。纳米球形硅大量用于高能量密度锂离子电池硅碳负极材料，提高锂离子电池能量比，为解决目前纳米硅粉生产方法单产效率低，成本高，品质低，特别是高能量密度锂离子电池硅碳负极材料中硅材料的纳米化问题，提供一种新型高温气化物理生产方法。该方法选用多晶硅、单晶硅或金属硅粉为原料，经电力加热‑激光复合加热，高温气化，硅蒸气高温生长，冷却、收集，得到纳米级或亚微米级的球形硅粉。采用该工艺可生产出高纯度，高品质纳米硅粉，粒径在纳米级(5nm～100nm)，亚微米级(0.1μm～1.0μm)，粒度可精准控制。生产过程少废气，无废水、固体废弃物排出，并且投资适中，产量高，可用于规模化工业生产。

主权项

1.一种纳米亚微米球形硅粉的生产方法，采用电力加热，激光复合加热，利用激光的高密度功率直接辐射原料气化蒸发的方式来生产纳微米球形硅粉，所述方法还结合了高温凝结成球工艺，其特征在于：设备包括大功率激光器、电热熔融‑激光气化炉、高温凝结成球生长炉、低温气体骤冷器，采用高纯度的多晶硅或单晶硅原料依次经过高温熔融、激光直接辐射气化，凝结成球，生产出纳微米球形硅粉，具体包括以下步骤：步骤(1)：选用下述原料的任意一种，经预处理后备用：a.多晶硅、单晶硅，破碎到一定粒度成砂状物料；b.多晶硅、单晶硅下脚料、回收料，先选料、清洗、干燥，再经破碎成砂状物料；c.多晶硅副产品——高纯硅粉；步骤(2)；将纳微米球形硅粉生产装置抽真空(真空度无需很高)，充入惰性气体——氩气(一个大气压)；步骤(3)：将上述原料连续送至电热熔融炉中，加热熔融，熔融硅液流入激光气化平台，用大功率激光发生器产生的激光直接辐射熔融原料，利用激光的高密度功率辐射效应，使硅原料吸收能量迅速达到沸点温度，蒸发气化成硅蒸气；步骤(4)：硅蒸气在引力作用下，进入高温球形粒子生长炉，由温度梯度降在低于气化温度(2355℃)凝结成球，控制生长温度进行粒子生长；步骤(5)：生长的粒子在引力的作用下被快速吸入骤冷器进行快速冷却，使气体温度降到1200℃以下；步骤(6)：离开骤冷器的气体被引入水冷加风冷的普通冷却器，使物料进入收尘器之前的温度降到160℃以下，再经旋风收集、布袋集尘或静电集尘，得到纳米或亚微米级球形硅粉；步骤(3)，步骤(4)，步骤(5)，步骤(6)，为连续生产过程。