[发明专利]一种生产氧化亚硅的方法及装置

权利要求书

1.一种生产氧化亚硅的方法，其特征在于，

利用单一前躯体作为原料，所述单一前躯体在一个单独颗粒的不同部分有产生氧化亚硅所必须的单质硅和二氧化硅；

所述方法包括：

将所述单一前躯体中的硅单质、不完全氧化的硅或二氧化硅通过氧化、还原达到生成氧化亚硅所需的单质硅与二氧化硅接近一比一的摩尔配比；其中，所述单一前躯体中单质硅和二氧化硅的摩尔比通过热重法分析确定，所述通过热重法分析确定单质硅和二氧化硅摩尔比的步骤包括使所述单一前驱体中的单质硅完全氧化为二氧化硅，通过质量的增加来反推单质硅的含量；还原剂选自由氢气、一氧化碳、碳和金属组成的组中的至少一种；氧化剂选自由氧气、水蒸汽和氧化氮组成的组中的至少一种；

然后通过高温歧化反应将二氧化硅与相邻单质硅形成氧化亚硅SiO_x升华并被收集。

2.根据权利要求1所述的方法，生成氧化亚硅时的条件包括：将前躯体在密闭空间中高温高压反应生成氧化亚硅固体。

3.根据权利要求1所述的方法，通过高温歧化反应将氧化硅与相邻单质硅形成氧化亚硅气体，使该氧化亚硅气体与处于低温的电池负极材料接触从而使氧化亚硅负载于所述电池负极材料的孔隙和/或表面。

4.根据权利要求1所述的方法，氧化亚硅气体冷凝沉积在流动的氧化亚硅的颗粒或粉体表面。

5.根据权利要求1所述的方法，直接将氧化亚硅升华气体与锂离子电池负极材料混合制造得到含硅高容量锂离子电池负极材料。

6.根据权利要求1所述的方法，在制备氧化亚硅前躯体还包括：向固体硅渣中添加二氧化硅和/或碳以平衡反应。

7.根据权利要求6所述的方法，添加二氧化硅和/或碳的方式是向固体硅泥中掺入生物质。

8.根据权利要求7所述的方法，所述生物质包括碳化稻壳。

9.根据权利要求1所述的方法，二氧化硅和/或碳的掺入量为固体硅泥重量的1％～30％。

10.根据权利要求1所述的方法，在通入一氧化碳或氢气的同时或之后，通入氧气以减少反应剩余固体渣料。

11.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括将前躯体固体物料粉碎、研磨、或制粒后再进行歧化反应的过程。

12.根据权利要求1所述的方法，利用含硅气体的不完全氧化直接生产氧化亚硅。

13.根据权利要求1所述的方法，其中高温升华或歧化反应形成氧化亚硅以及气化、熔化反应所涉及的过程加热为通过电阻热场加热、感应加热、微波加热、直接电极电弧、电子束、等离子加热及反应加热方法中的至少一种加热方式达到。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述的氧化亚硅成分为SiO_x，其中X=0.1-1.9。

15.根据权利要求14所述的方法，X=0.5-1.5。

16.根据权利要求14所述的方法，X=0.8-1.2。

17.根据权利要求14所述的方法，X=0.9-1.1。

18.根根据权利要求1所述的方法，其中，合成氧化亚硅前躯体，反应温度200-2500℃，反应压力1Pa -100MPa；反应气氛为氧化或还原。

19.根据权利要求1所述的方法，反应温度为200-2800℃。