为了制造由多孔性无机材料形成的小颗粒，一般已知的是构造制粒法或加压制粒法。本发明专利技术提出一种方法，该方法能以便宜和同时可重复制造的方式来制造多孔性颗粒，该颗粒具有更强烈的阶层式孔结构的特点，该方法包含下列方法步骤：(a)将原材料料流导入反应区内，在反应区内原材料通过热解或通过水解转化成材料颗粒，(b)在沉积面（1a）上沉积该材料颗粒，以形成煤灰层（5），(c)将该煤灰层（5）热固化成多孔性煤灰片（5a），和(d)将该煤灰片（5a）粉碎成多孔性小颗粒（13）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】为了制造由多孔性无机材料形成的小颗粒，一般已知的是构造制粒法或加压制粒法。本专利技术提出一种方法，该方法能以便宜和同时可重复制造的方式来制造多孔性颗粒，该颗粒具有更强烈的阶层式孔结构的特点，该方法包含下列方法步骤：(a)将原材料料流导入反应区内，在反应区内原材料通过热解或通过水解转化成材料颗粒，(b)在沉积面（1a）上沉积该材料颗粒，以形成煤灰层（5），(c)将该煤灰层（5）热固化成多孔性煤灰片（5a），和(d)将该煤灰片（5a）粉碎成多孔性小颗粒（13）。【专利说明】制备由无机材料形成的多孔性小颗粒的方法及其应用本专利技术涉及制备由无机材料形成的多孔性小颗粒的方法。此外，本专利技术涉及此类小颗粒的特殊应用。具有内部多孔性的小颗粒是由氧化物、氮化物、碳化物或硼化物所构成的初级颗粒的附聚体或聚集体组成的。例如可提及二氧化硅、氧化锡及氮化钛。这些初级颗粒例如在合成时通过聚合、缩聚、沉淀或CVD-沉积法而形成，如制造合成石英玻璃所已知的。由于初级颗粒的堆积密度很小而难以处理，并且通常借助构造制粒法或加压制粒法使该颗粒致密化。例如制粒盘中的滚动制粒、喷雾制粒、离心雾化、流化床制粒，采用颗粒碾磨、压缩、辊压、压块、痂块制做(Schiilpenherstellung)或挤压的制粒法。因此，不连续的、机械的和任选热预致密化的多孔性小颗粒由许多初级颗粒组成。总体上形成了 〃颗粒〃。现有技术DE 102 43 953 Al描述一种典型的构造制粒法，其中将松散的、热解制成的二氧化硅粉末(所谓的〃煤灰")，如在石英玻璃的制造中作为滤渣所形成的，混入水中形成悬浮液。该悬浮液采用湿式制粒法制成二氧化硅颗粒体，其在干燥及清洁后，通过在含氯的气氛下的加热而热致密化，并烧结形成粒径约140 μ m的透明石英玻璃颗粒。WO 2007/085511 Al描述一种制粒法，其中精细的初始粉末机械性地通过滚筒压合(也加入了润滑剂或粘合剂)聚积成较大的颗粒，并通过机械压力使其致密化。其中，精细的硅酸粉末是从相对滚动的滚筒中间穿过(该滚筒可为光滑或有纹路的)，并因此压成所谓〃痂块〃形式的二氧化硅颗粒。这些形成或多或少地带状的形成 物，它们通常会加以粉碎，并依其大小加以分类。这些痂块状碎块可以在含有卤素的气氛下，在400°C至1100°C的温度范围加以干燥，再以1200°C至1700°C的范围致密地烧结成〃硅石玻璃颗粒〃。已知的制粒方法是由精细粉末开始，例如二氧化硅煤灰粉末。这些粉末借助其它方法步骤继续加工，这些方法部分来说很耗时，而且伴随着高能耗。所获得的小颗粒往往具有球形的形态。在机械及/或热致密化之后保留的颗粒内部多孔性取决于粉末状起始物质的与致密化相关的特性以及各个制粒过程。多孔性颗粒例如用作填充物，或用来制造不透明石英玻璃。但是，其有限地适合作为用于制造可充电锂电池的电极材料的半成品。在可充电锂电池的电极材料中，锂在很小的电荷损失情况下可以可逆地嵌入和释放。因此，希望在同时尽可能小的电极材料表面积的情况下得到高的多孔性(通孔性)。对此有帮助的是一种特殊形式的内部多孔性，也称为"阶层式多孔性"在纳米级细孔的情况下通过通透的大孔输送系统彼此相连，这使得从外部通达该细孔的连通性得以提高。制备具有适当内部孔结构的半成品在US 2005/0169829 Al中已知。其中，将由直径为800nm至10 μ m的二氧化硅小球和可聚合的物质形成的分散体在模具中加热，从而通过聚合作用而得到多孔性硅胶，该硅胶在去除过量液体后干燥和完全聚合。这种材料用作所谓的"模板"，用来制造具有由大孔及中孔形成的阶层式孔结构的整体碳成品。为此将二氧化硅模板的孔用生成碳的前体物质浸溃，该碳前体物质被碳化成碳，然后通过溶解在氟化氢或氢氧化钠中而去除二氧化硅模板。这种二氧化硅模板的制造方式需要花费大量时间和材料，这对于特别是对于例如二次电池的大批量制品(其中需要低的制造成本)的应用是无法接受的。技术任务本专利技术的目的是提出一种方法，该方法能以便宜且可重复制造的方式来制造多孔性颗粒，该颗粒具有更强烈的阶层式孔结构的特点。此外，本专利技术的目的是给出这些小颗粒的适当应用。
技术实现思路
针对该方法，本专利技术的目的通过包含下列方法步骤的方法而实现:(a)将原材料料流导入反应区内，在反应区内，原材料通过热解或通过水解转化成材料颗粒，(b)在沉积面上沉积出该材料颗粒，以形成煤灰层，(c)将该煤灰层热固化成多孔性煤灰片，(d)将该煤灰片粉碎成多孔性小颗粒。本专利技术方法包含一种煤灰沉积过程。其中，将液态或气态起始物质进行化学反应(水解或热解)，并由气相以固体组分的形式而沉积在沉积面上。反应区例如是燃烧器火焰或电弧(等离子体)。借助这类等 离子体或CVD-沉积法(例如已知称为0VD-、VAD-、P0D-方法)，以工业规模制造合成的石英玻璃、氧化锡、氮化钛以及其它合成材料。沉积面例如是指桶、销钉、圆柱体表面、平板或是漏斗。其上所沉积的多孔性炭黑(本文称为“煤灰”)以煤灰层的形式而形成。通过将沉积面的温度保持够低而阻止沉积材料的致密烧结,从而保证其多孔性。在反应区中形成粒径为纳米级的初级颗粒，这些初级颗粒在通向沉积面的过程中以或多或少球状的附聚体或聚集体的形式而共同沉积。根据在通向沉积面的过程中与反应区相互作用的程度，共同沉积了不同数量的初级颗粒，从而基本上得到了宽的粒径分布，其范围为约5nm至200nm。在附聚体和聚集体内(在初级颗粒之间)存在特别小的、纳米级的空隙及孔洞，也就是所谓的中孔；与此相反，在各个聚集体和附聚体之间形成更大的空隙或孔洞，这些空隙或孔洞在热固化的煤灰片及其本身的碎片当中形成彼此相连的大孔系统。这种具有寡峰态孔径分布的内部孔结构特点是对于多孔性材料所希望的"阶层式多孔性"。因此借助这种煤灰沉积过程产生具有阶层式孔结构的、各向异性的质量分布。将煤灰层在一定程度上热固化成多孔性煤灰片是所希望的。通过将煤灰层或者在沉积过程中、或替代性地或补充性地在紧接在沉积过程后单独的加热过程中进行局部烧结而实现热固化。热固化的目的是得到具有一定程度机械稳定性的多孔性煤灰片，从而足以在后续粉碎煤灰片时得到如此的小颗粒，该小颗粒可重复制造并比初级颗粒更大，而且至少在煤灰片厚度方向的尺寸大小一定要小。当要取得高度均匀的渗透，这样的小颗粒尺寸大小对于渗透过程是有利的，如下文进一步阐述的。在粉碎固化过的多孔性煤灰片之前将其从沉积面上取下。替代性地，直接在沉积面上将煤灰片粉碎成多孔性小颗粒。由于机械强度相对低，所以很小的力就足以把煤灰片粉碎成为多孔性小颗粒。通过裁切或折碎煤灰片进行粉碎。折碎也产生具有相对窄的粒径分布的小颗粒，因为在煤灰片方向上看小颗粒的尺寸大小受限于其厚度。相对应的小颗粒尺寸大小在最简单的情况下相当于煤灰片的厚度；其尺寸也可能比尤其当煤灰片由于其片状结构而容易分层时更小。狭窄的粒径分布特别是对于应用是有利的，在应用时必须将小颗粒在尽可能短的时间内，由外部使用液态或气态物质进行均匀地渗透。相较于开头所述的制造方法，煤灰沉积法可以实现低成本地以工业规模来制造多孔性煤灰小颗粒，该小颗粒的特征在于阶层式孔结构。已经证明，所产生的煤灰片的厚度范围为10至500 μ m，优选20至100 μ m的范围本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C诺伊曼，J贝克，A霍夫曼，
申请(专利权)人：赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司，
类型：
国别省市：
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