Способ производства нано и микроструктурированного кремния

А.В. Исаков, О.В. Чемезов, А.П. Аписаров, Ю.П. Зайков
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН,
г. Екатеринбург

Одним из альтернативных способов получения наноструктурированных осадков кремния является электролиз из расплавов солей. Нами исследован метод рафинирования Si в хлоридно-фторидном расплаве солей в инертной атмосфере, который позволяет получить нанострктурированный кремний высокой чистоты при сравнительно низких энергозатратах (по сравнению с газофазным синтезом) (Патент РФ № 2399698(2010 г.)).

В настоящей работе исследованы осадки кремния, полученные электролизом расплава KF – KCl – K₂SiF₆ – SiO₂ в открытой атмосфере. В качестве катодного материала были испытаны серебро, стеклоуглерод, никель и графит.

Кремний осаждали из расплава смеси LiF(0÷3) – KCl(10?50) – KF(5?50) – K₂SiF₆(5?45) – SiO₂ (2?5) масс. % в гальваностатическом режиме. Температуру процесса электролиза варьировали от 650 до 800°С и катодную плотность тока - от 5 мА/см² до 1,5 А/см².

Осадки имеют вид нитей с кристаллической структурой, размер кристаллитов кремния не превышал 52,5 ± 5,2 нм. Общее содержание примесей в электролитическом кремнии не превышало 0,1 масс. %. Максимальные значения удельной поверхности осадков кремния 19,97 м²/г. (Патент РФ № 2427526(2011 г.))

Рис. 1 - Нитевидный осадок кремния полученный электролизом KF – KCl – K2SiF6 + SiO2 , при Т = 700 оС, ik = 0,015 А/см2.	Рис. 2 – Нитевидный осадок кремния полученный электролизом KF – KCl – K2SiF6 + SiO2 , при Т = 700 оС, ik = 0,02 А/см2.

После применения материала из кремниевых нановолокон, емкость опытных литий-ионных батарей возросла в несколько раз, по сравнению с ныне существующими аналогами.

Назад к списку