一种中频熔融协同等离子气化制纳米硅的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种中频熔融协同等离子气化制纳米硅的装置及方法，属于纳米粉体生产领域，该装置包括中频熔融系统、等离子气化系统和纳米硅收集系统，通过中频熔融炉在真空环境下加热硅料至1700℃以上，结合底吹气体(甲烷/氢气)脱除硫、氧杂质，并经脱酸塔、活性炭吸附塔净化后，将高纯硅液转移至等离子气化炉，利用转移弧等离子炬在惰性气体驱动下加热至1800～2100℃(接触区达3200～3600℃)，使硅液气化为蒸汽。蒸汽经初冷器成核(1600～2100℃)、液氮急冷塔骤冷至室温以下，最终由布袋收尘器收集粒径30～60nm、纯度≥99.99％的纳米硅，本发明专利技术采用多炉协同供料、动态液位调节及惰性气体保护，实现高效连续生产，解决传统方法效率低、纯度差、安全性不足等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米粉体生产领域，具体说为一种中频熔融及转移弧等离子协同非转移弧等离子气化制备纳米硅的装置及方法。

技术介绍

1、目前新能源汽车作为减排的主流出行工具。锂离子电池中负极最主要材料为石墨，石墨由于自身储电容量的限制，不能满足大容量储能装置和高能量密度要求，硅由于理论容量高于石墨近10倍(硅的理论容量高达4200ma.h/g),且嵌锂电位更低，并且在地球上储量居第二位，并且环境友好。但是硅在嵌锂时体积膨胀近三倍，体积膨胀将硅粉化，阻碍了电连通，对锂电池的应用带来了安全风险，制约了硅在锂电池中的应用。目前面临两大固有挑战:一是充放电过程中高达300％的体积膨胀，极易导致电极结构破坏、容量衰减和循环效率降低；二是硅材料自身导电性较差，影响电池的倍率性能。

2、为应对这些挑战，行业主要从材料结构设计入手，采取了多种策略:包括将硅基材料纳米化、开发具有特殊结构的材料(如多孔、中空、核壳结构)来解决膨胀问题，以及在硅原子周围进行碳或金属氧化物包覆来提高导电性。

3、其中，将硅颗粒尺寸控制在20nm以下至关重要。小于20nm的硅颗粒断本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种中频熔融协同等离子气化制纳米硅的装置，其特征在于，包括：

2.一种中频熔融协同等离子气化制纳米硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中频熔融炉(1)的加热方式为中频线圈加热、转移弧电极加热或其组合，并配置碳基搅拌机(2-4)确保熔融液均匀性。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惰性底吹室(2-5)通入的除杂气体为甲烷或氢气，用于脱除硅液中的硫、氧杂质，并通过脱酸塔(16)与活性炭吸附塔(17)实现杂质气体的多级净化。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等汽化锅(5...

【技术特征摘要】

1.一种中频熔融协同等离子气化制纳米硅的装置，其特征在于，包括：

2.一种中频熔融协同等离子气化制纳米硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中频熔融炉(1)的加热方式为中频线圈加热、转移弧电极加热或其组合，并配置碳基搅拌机(2-4)确保熔融液均匀性。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惰性底吹室(2-5)通入的除杂气体为甲烷或氢气，用于脱除硅液中的硫、氧杂质，并通过脱酸塔(16)与活性炭吸附塔(17)实现杂质气体的多级净化。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等汽化锅(5-1)的等离子炬采用氮气或氩气作为工质气体，且通过气动升降器(5-4)动态调节硅液液位以维持气化温度稳定。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳龙飞，刘朋，
申请(专利权)人：成都启川新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：