[实用新型]一种制备SiO粉末的装置

说明书

一种制备SiO粉末的装置，涉及一氧化硅的制备技术领域，本装置将熔融反应装置和水冷沉积装置结合来制备SiO粉末，在熔融反应容器中生成SiO蒸汽进而通过反应容器侧壁上的SiO蒸汽导气管导流至水冷沉积装置内进行冷却沉积，在所述反应容器侧壁上设置有氩气进气孔，在反应容器内石英棒周围设置有倒圆锥形挡板，倒圆锥形挡板的上端与反应容器上端的通气孔边框连接，以使自反应容器上端进气口进入的氩气，沿石英棒环形进入坩埚内多晶硅粉与石英棒的反应界面，将生成的SiO蒸汽吹入炉膛内部，再经气体导流通道导出至水冷沉积装置内进行冷却沉积，整个反应过程简单、易操作、效率高。

技术领域

本实用新型涉及一氧化硅的制备技术领域，具体涉及一种制备SiO粉末的装置。

背景技术

目前锂离子电池负极材料以碳系材料为主，其中包括天然石墨与人造石墨，但其较低的理论比容量(372mAh/g)，已经不再适应锂离子电池对高比容量、小体积的发展要求。因此，人们迫切需要开发一种能够替代石墨材料的高比容量型锂离子电池用负极材料。在诸多的可替代材料中，硅材料因具有较高比容量(理论值为4200mAh/g)，成为替代天然石墨与人造石墨的极具潜力的一种材料。然而，纯硅材料在电池充放电过程中存在巨大的体积变化，这种巨大的体积变化导致制备的极片粉化、脱落，造成电极活性物质与集流体的分离，从而严重影响了电池的循环性能。一氧化硅材料，虽然其理论比容量比纯硅材料小，但其在电池充放电过程中的体积效应相对较小，因此，一氧化硅材料是作为锂离子电池负极材料理想的材料之一。

目前制备一氧化硅粉末的装置在反应过程中存在SiO蒸汽导出不及时，SiO蒸汽冷却效率低的问题。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种制备SiO粉末的装置。

一种制备SiO粉末的装置，包括熔融反应装置和水冷沉积装置，水冷沉积装置设置在熔融反应装置的一侧，以对熔融反应装置生成的SiO蒸汽进行冷却沉积，生成SiO粉末，熔融反应装置包括反应容器、坩埚、加热装置、钼反射屏和保温层，反应容器为柱形容器，坩埚通过安装底座设置在反应容器底部中心，以用来盛放多晶硅粉，在反应容器顶部中心位置设置有固定孔，在固定孔内安装有钼夹，以将石英棒固定于坩埚上方，进而通过石英棒与多晶硅粉熔融反应生成SiO蒸汽，坩埚包括石墨坩埚和石英坩埚，石墨坩埚套在石英坩埚外层，以对内层的石英坩埚起到保温和支撑作用，加热装置环形设置在反应容器内石墨坩埚的外侧四周，以对石墨坩埚和石英坩埚进行加热；钼反射屏封闭设置在加热装置的外侧四周且设置在反应容器内，以阻隔加热装置的热量散出，同时将热量反射至炉膛内，从而保证坩埚周围的热量均匀集中；保温层封闭设置在反应容器外层四周，以使反应容器内的温场保持恒定，在钼夹两侧设置有贯穿的进气孔，以向反应容器内充入氩气，在熔融反应装置两侧侧壁上设置有气体导流通道，气体导流通道依次穿透钼反射屏侧壁、反应容器侧壁和保温层侧壁，以将SiO蒸汽和氩气的混合气体引导至熔融反应装置外，导入至水冷沉积装置内进行冷却沉积，熔融反应装置两侧的气体导流通道通过导气管与水冷沉积装置连通。

优选的，水冷沉积装置包括冷却水箱和沉积箱，冷却水箱包括内侧壁和外侧壁两层，在内侧壁和外侧壁之间形成中空层，以通入冷却水，从而对导入水冷沉积装置的SiO蒸汽和氩气的混合气体进行降温冷却沉积，在冷却水箱下端中心位置设置有供导气管穿过的进气口，以将SiO蒸汽和氩气的混合气体从冷却水箱下端导流至冷却水箱内侧壁围成的空腔内进行冷却，在冷却水箱上端中心位置设置有供氩气流出的出气口，以将冷却沉积完SiO后的氩气导出，在出气口两侧的冷却水箱的外侧壁上分别开设有进水口以将冷却水通入中空层，在进气口两侧的冷却水箱外侧壁上分别开设有出水口，以将冷却水箱内循环使用过的冷水流出，沉积箱设置在冷却水箱内侧壁围成的空腔内，且与冷却水箱内侧壁之间形成气体夹层，沉积箱四周侧壁为均匀设置有微小通孔的金属板，SiO蒸汽冷却沉积在沉积箱四周侧壁上，氩气穿过沉积箱四周侧壁上的微小通孔流入沉积箱的内腔中，在沉积箱上方设置有出气管，出气管与冷却水箱上端的出气口连通，以将氩气导出，沉积箱下方与熔融反应装置的导气管连通，以将SiO蒸汽和氩气的混合气体导入至沉积箱内进行冷却沉积。