中國粉體網(wǎng)訊 常見的硅碳負(fù)極材料制備方法有機(jī)械球磨法、噴霧干燥法、化學(xué)氣相沉積法（CVD法）等。
機(jī)械球磨法通過塊體材料與旋轉(zhuǎn)球的碰撞將其粉碎成細(xì)小顆粒，工藝簡單，成本較低，但顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重。此外，過度研磨會(huì)破壞石墨的結(jié)晶度和表面，進(jìn)而導(dǎo)致副反應(yīng)。
噴霧干燥法則是利用加熱氣體快速干燥液體溶液以制造干粉，簡便連續(xù)，可擴(kuò)
展，但這種方法能耗高，并且對儀器要求較高。
CVD法是利用氣態(tài)或蒸汽態(tài)的物質(zhì)在氣相或氣固界面上發(fā)生反應(yīng)生成固態(tài)沉積物的過程。這種方法對于設(shè)備要求相對較低，工藝簡單可控，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量沉積；同時(shí)可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于工業(yè)化生產(chǎn)。利用CVD法制備的硅碳負(fù)極材料通常具有較高的首次充放電效率和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展前景。
據(jù)悉，贛州立探新能源科技有限公司在建項(xiàng)目包含“年產(chǎn)300噸新型硅碳負(fù)極材料建設(shè)項(xiàng)目”，該項(xiàng)目擬采取CVD法制備硅碳負(fù)極材料，主要工藝為：投料→活化→沉積硅→沉積碳→混料→電除磁→篩分→包裝。
投料
以多孔碳原料作為前驅(qū)體，將多孔碳原料送入投料系統(tǒng)，投料系統(tǒng)采用負(fù)壓抽送的方式，通過密閉式管道輸送至下一工序的反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行活化。
活化
投料系統(tǒng)采用負(fù)壓抽送方式通過密閉式管道將多孔碳送入反應(yīng)爐后，之后往反應(yīng)爐內(nèi)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)氣體，逐步升溫至活化所需溫度（800~1000℃）保溫10h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，進(jìn)行碳的氧化反應(yīng)，獲得多孔碳骨架。
沉積硅
活化反應(yīng)后得到多孔碳骨架材料，將其輸送至化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)，之后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)氣體，逐步升溫至沉積反應(yīng)所需溫度（400~800℃）保溫5～10h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)保溫期間，通入硅烷氣體通入到高溫爐內(nèi)進(jìn)行分解。硅烷自燃溫度是435℃，硅烷氣體在爐內(nèi)大部分可自燃，不會(huì)出現(xiàn)硅烷氣體大量泄漏，且爐內(nèi)確保負(fù)壓裂解，高溫爐外不形成爆炸區(qū)域，硅烷分解時(shí)多孔碳骨架停留在高溫爐內(nèi)，硅烷氣體發(fā)生高溫分解生成納米硅，納米硅顆粒沉積在多孔碳骨架表面上并嵌入多孔碳骨架的空隙之中，實(shí)現(xiàn)沉積硅過程。待沉積硅完成后，關(guān)閉硅烷。
沉積硅過程涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為：SiH4→Si+2H2↑。
沉積碳
待沉積硅完成后，關(guān)閉硅烷氣體，保持氮?dú)廨斎牒统练e反應(yīng)所需溫度（400~800℃）保溫5～10h。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，再向高溫爐中通入乙炔氣體進(jìn)行分解，乙炔在400~800℃高溫下分解成炭，分解的碳沉積在多孔碳材料的孔隙上包覆到硅外層表面，最終得到高容量的硅碳復(fù)合材料。待沉積碳完成后，關(guān)閉乙炔，只通入氮?dú)膺M(jìn)行降溫，待降至室溫，進(jìn)行出料。
沉積碳過程涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為：C2H2→2C+H2↑。
混料
沉積硅完成后得到的硅碳復(fù)合材料經(jīng)由負(fù)壓抽送的密閉管道進(jìn)入混料機(jī)，混合均勻，提高批次的均勻性，在混料機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)下混料約1h以達(dá)到充分混合的效果。混料機(jī)全封閉設(shè)置，輸送及混料過程不會(huì)有粉塵產(chǎn)生，僅在物料進(jìn)入投料區(qū)投料時(shí)會(huì)有少量的投料粉塵產(chǎn)生，與投料工序的粉塵廢氣一并收集、處理、排放。
電除磁
考慮到原料中可能會(huì)夾帶少量的含鐵等磁性物質(zhì)，磁性物質(zhì)的存在會(huì)嚴(yán)重惡化鋰離子電池的循環(huán)性能和安全性能，因此，制備的硅碳復(fù)合材料需進(jìn)行除磁處理，故需進(jìn)入除磁機(jī)磁選。
混料后的物料經(jīng)氣力輸送系統(tǒng)輸送至除磁機(jī)中，進(jìn)行消磁處理，物料中的磁性物質(zhì)受磁場影響會(huì)被吸附在設(shè)備中，磁性物質(zhì)積聚到一定量后通過單獨(dú)出口排出。除磁指的是通過電流互感器產(chǎn)生磁場，磁場源強(qiáng)≤5000高斯，不會(huì)造成環(huán)境影響及員工身體傷害，利用產(chǎn)生的磁場吸附負(fù)極材料中含磁性的物質(zhì)，從而達(dá)到除磁的目的。除磁機(jī)的進(jìn)料、出料采用密封管道氣力輸送，因此除磁工序幾乎不會(huì)有粉塵產(chǎn)生，主要產(chǎn)生廢磁性物質(zhì)等。
篩分
除磁處理后的物料通過氣力輸送方式，經(jīng)密封管道送至振動(dòng)篩內(nèi)進(jìn)行篩分，將物料中的大顆粒去掉。
檢測
篩分合格的物料進(jìn)行抽樣檢測，經(jīng)檢測不合格產(chǎn)品，與篩分工序不合格物料一并作為一般固廢處置。
包裝入庫
經(jīng)檢測合格的產(chǎn)品，送入自動(dòng)包裝系統(tǒng)，利用封口機(jī)密封打包，物料通過管路直接進(jìn)入包裝袋，為密閉包裝。
信息來源：
成業(yè)等.化學(xué)氣相沉積法在鋰離子電池硅/碳負(fù)極中的應(yīng)用
贛州立探建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告表
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）
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