RU2778989C1 - Electrolytic method for obtaining nanoscale silicon from iodide-fluoride melt - Google Patents
Electrolytic method for obtaining nanoscale silicon from iodide-fluoride melt Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778989C1 RU2778989C1 RU2022107661A RU2022107661A RU2778989C1 RU 2778989 C1 RU2778989 C1 RU 2778989C1 RU 2022107661 A RU2022107661 A RU 2022107661A RU 2022107661 A RU2022107661 A RU 2022107661A RU 2778989 C1 RU2778989 C1 RU 2778989C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- melt
- sif
- electrolysis
- deposits
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- SSLYUYACQWNDET-UHFFFAOYSA-N F.I Chemical compound F.I SSLYUYACQWNDET-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 229910020440 K2SiF6 Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 19
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Substances [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 8
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 229910004762 CaSiO Inorganic materials 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000007715 potassium iodide Nutrition 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- -1 potassium hexafluorosilicate Chemical compound 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Inorganic materials [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электролитическому получению кремния из расплавленных солей, в частности, к получению нано- и микроразмерных осадков кремния, которые могут быть использованы в литий-ионных химических источниках тока и фотоэлектрических элементах с улучшенными энергетическими характеристиками.The invention relates to the electrolytic production of silicon from molten salts, in particular, to the production of nano- and microsized silicon deposits, which can be used in lithium-ion chemical current sources and photovoltaic cells with improved energy characteristics.
В настоящее время кремний и материалы на его основе находят все большее применение в микроэлектронике, металлургии и энергетике. Активные разработки ведутся в области создания новых устройств преобразования и накопления энергии, для изготовления которых базовым материалом является кремний в виде субмикронных и наноразмерных частиц с воспроизводимой морфологией. Используемые в промышленности способы предназначены лишь для получения макрокристаллов кремния, в то время как информация о способах получения субмикронных и наноразмерных частиц кремния с воспроизводимыми размерами крайне ограничена.Currently, silicon and materials based on it are increasingly used in microelectronics, metallurgy, and energy. Active developments are being carried out in the field of creating new energy conversion and storage devices, for the manufacture of which the base material is silicon in the form of submicron and nanosized particles with a reproducible morphology. The methods used in industry are intended only for obtaining silicon macrocrystals, while information on methods for obtaining submicron and nanosized silicon particles with reproducible sizes is extremely limited.
Известен электролитический способ получения кремния из расплавленных солей [WO2008156372, опубл. 24.12.2008], включающий электролиз фторидных расплавов NaF-LiF и LiF-BaF2 с добавкой K2SiF6 при температурах 650-800°C в гальваностатическом режиме с контролем максимальной величины напряжения между стеклоуглеродным катодом и кремниевым анодом равной 0,1 В. Электроосаждение в расплаве NaF-LiF ведут при катодной плотности тока 75 мА/см2 и длительности 5 часов, а в расплаве LiF-BaF2 - при катодной плотности тока 16 мА/см2 в течение 24 часов. Кремний, полученный этим способом, представляет собой сплошной осадок, поверх которого происходит рост дендритного осадка с выходом по току 92%. Недостатком данного способа является агрессивность фторидных солей, приводящая к загрязнению кремния продуктами коррозии материалов электролизера, а также плохая растворимость вышеуказанных фторидов в воде, затрудняющая отделение полученных осадков кремния от остатков электролита.Known electrolytic method for producing silicon from molten salts [WO2008156372, publ. 24.12.2008], including the electrolysis of fluoride melts NaF-LiF and LiF-BaF 2 with the addition of K 2 SiF 6 at temperatures of 650-800 ° C in galvanostatic mode with control of the maximum voltage between the glassy carbon cathode and silicon anode equal to 0.1 V. Electrodeposition in a NaF-LiF melt is carried out at a cathode current density of 75 mA/cm 2 and a duration of 5 hours, and in a LiF-BaF 2 melt at a cathode current density of 16 mA/cm 2 for 24 hours. Silicon obtained by this method is a continuous precipitate, on top of which a dendritic deposit grows with a current efficiency of 92%. The disadvantage of this method is the aggressiveness of fluoride salts, which leads to contamination of silicon with corrosion products of the cell materials, as well as the poor solubility of the above fluorides in water, which makes it difficult to separate the resulting silicon precipitates from electrolyte residues.
Известен электролитический способ получения кремния из расплавленных солей [A.L. Bieber, L. Massot, M. Gibularo, L. Cassayre, P. Taxil, P. Chamelot / Silicon Electrodeposition in molten fluorides // Electrochimica Acta. - 2012. - V. 62. - P. 282-289], включающий электролиз фторидного расплава KF-NaF-K2SiF6 в интервале температур 820-950°С при катодной плотности тока 100 мА/см2. Данным способом были получены дендритные и игольчатые осадки на катодах из серебра, графита, стеклоуглерода и никеля. При этом на никеле, помимо кремния, был получен слой силицида никеля, а на графите - карбид кремния. Недостатками данного способа являются относительно высокая температура процесса, агрессивность фторидного электролита и плохая растворимость NaF в воде, что усложняет конструкционно-аппаратурное оформление и требует высоких энергозатрат.Known electrolytic method for producing silicon from molten salts [AL Bieber, L. Massot, M. Gibularo, L. Cassayre, P. Taxil, P. Chamelot / Silicon Electrodeposition in molten fluorides // Electrochimica Acta. - 2012. - V. 62. - P. 282-289], including the electrolysis of the fluoride melt KF-NaF-K 2 SiF 6 in the temperature range 820-950°C at a cathode current density of 100 mA/cm 2 . In this way, dendritic and acicular deposits were obtained on cathodes made of silver, graphite, glassy carbon, and nickel. At the same time, on nickel, in addition to silicon, a layer of nickel silicide was obtained, and on graphite, silicon carbide. The disadvantages of this method are the relatively high process temperature, the aggressiveness of the fluoride electrolyte and the poor solubility of NaF in water, which complicates the design and hardware design and requires high energy costs.
Известен электролитический способ получения кремния из расплавленных солей [Y. Dong, T. Slade, M. Stolt, L. Li, S. Girard, L. Mai, S. Jin / Low Temperature Molten Salt Production of Silicon Nanowires by Electrochemical Reduction of CaSiO3 // Angew. Chem. 2017. - doi:10.1002/anie.201707064], включающий электролиз расплава CaCl2-MgCl2-NaCl с добавкой CaSiO3 при температуре 650°C в потенциостатическом режиме при потенциале катода от -1,6 до -2,0 В. При электролизе расплава происходит восстановление CaSiO3 до кремния в виде волокон диаметром от 80 до 300 нм и длиной от сотен микрометров до нескольких миллиметров. Чистота кремния после отделения остатков электролита составляет 99,52%. Преимуществами данного способа являются относительно низкая температура процесса и возможность использования нерастворимого анода. К недостаткам можно отнести низкую скорость восстановления CaSiO3, малый катодный выход кремния по току и повышенную гигроскопичность компонентов расплава, что приводит к необходимости осуществления способа в аппарате с контролируемой инертной атмосферой.Known electrolytic method for producing silicon from molten salts [Y. Dong, T. Slade, M. Stolt, L. Li, S. Girard, L. Mai, S. Jin / Low Temperature Molten Salt Production of Silicon Nanowires by Electrochemical Reduction of CaSiO 3 // Angew. Chem. 2017. - doi: 10.1002/anie.201707064], including the electrolysis of the CaCl 2 -MgCl 2 -NaCl melt with the addition of CaSiO 3 at a temperature of 650 ° C in a potentiostatic mode at a cathode potential of -1.6 to -2.0 V. At melt electrolysis is the reduction of CaSiO 3 to silicon in the form of fibers with a diameter of 80 to 300 nm and a length of hundreds of micrometers to several millimeters. The purity of silicon after separation of electrolyte residues is 99.52%. The advantages of this method are the relatively low process temperature and the possibility of using an insoluble anode. The disadvantages include the low recovery rate of CaSiO 3 , low cathodic current efficiency of silicon and increased hygroscopicity of the melt components, which leads to the need to implement the method in an apparatus with a controlled inert atmosphere.
Наиболее близким к заявляемому является электролитический способ получения кремния из расплавленных солей [RU 2399698, опубл. 20.09.2009], включающий электролиз галогенидного расплава состава (мас.%): KCl - 39,3; KF - 33,8; K2SiF6 - 26,9. Электроосаждение кремния проводят при температуре от 650 до 800°C в атмосфере аргона при катодной плотности тока от 0,005 до 0,1 А/см2. В процессе электролиза получают осадок кремния, который на 10-80% состоит из криволинейных волокон кремния диаметром от 50 до 500 нм и длиной до 100 мкм. Несмотря на возможность регулирования размеров волокон при подборе разных режимов электролиза, способ характеризуется низкой воспроизводимостью морфологии осадков кремния (диаметр, длина, криволинейность волокон), что ограничивает их использование, в частности, для изготовления литий-ионных источников тока. Кроме того из за высокого содержания фторидов (KF, K2SiF6), используемый в данном способе расплав, имеет повышенную агрессивность.Closest to the claimed is an electrolytic method for producing silicon from molten salts [RU 2399698, publ. 20.09.2009], including the electrolysis of the halide melt composition (wt.%): KCl - 39.3; KF - 33.8; K 2 SiF 6 - 26.9. The electrodeposition of silicon is carried out at a temperature of 650 to 800°C in an argon atmosphere at a cathode current density of 0.005 to 0.1 A/cm 2 . In the process of electrolysis, a silicon deposit is obtained, which consists of 10-80% of curvilinear silicon fibers with a diameter of 50 to 500 nm and a length of up to 100 microns. Despite the possibility of controlling the size of the fibers when selecting different electrolysis modes, the method is characterized by low reproducibility of the morphology of silicon deposits (diameter, length, fiber curvilinearity), which limits their use, in particular, for the manufacture of lithium-ion current sources. In addition, due to the high content of fluorides (KF, K 2 SiF 6 ), the melt used in this method has an increased aggressiveness.
Задачей изобретения является разработка электролитического способа получения нано- и микроразмерных осадков кремния с воспроизводимой морфологией и снижение агрессивности расплава для получения кремния.The objective of the invention is to develop an electrolytic method for obtaining nano- and microsized silicon deposits with a reproducible morphology and to reduce the aggressiveness of the melt for silicon production.
Для этого предлагается электролитический способ получения наноразмерного кремния из иодидно-фторидного расплава, который, как и прототип, включает в себя электролиз галогенидного расплава, содержащего K2SiF6, в атмосфере аргона при температуре от 650 до 750°С. При этом, в отличие от известного способа используют расплав состава NaI - 56 мас.%; KI - 44 мас.% с добавкой 7 мас.% K2SiF6, при этом электролиз ведут при катодной плотности тока от 0,001 до 0,005 А/см2.For this, an electrolytic method for obtaining nanosized silicon from an iodide-fluoride melt is proposed, which, like the prototype, includes the electrolysis of a halide melt containing K2SiF6 in an argon atmosphere at a temperature of 650 to 750°C. At the same time, in contrast to the known method, a melt of the composition NaI - 56 wt.% is used; KI - 44 wt.% with the addition of 7 wt.% K2SiF6, while the electrolysis is carried out at a cathode current density of 0.001 to 0.005 A/cm2.
Сущность заявленного способа заключается в том, что при электролизе расплава NaI-KI-K2SiF6 на стеклоуглеродном катоде происходит электроосаждение кремния. При этом выбранный расплав в сравнении с расплавом прототипа характеризуется большим межфазным натяжением и большей плотностью. Совокупность указанных физико-химических свойств обеспечивает устойчивый фронт роста волокон кремния и воспроизводимость их морфологии.The essence of the claimed method lies in the fact that during the electrolysis of the NaI-KI-K 2 SiF 6 melt on a glassy carbon cathode, silicon is electrodeposited. The selected melt, in comparison with the melt of the prototype, is characterized by a high interfacial tension and a higher density. The combination of these physical and chemical properties provides a stable growth front of silicon fibers and the reproducibility of their morphology.
Диапазоны компонентов в расплаве (мас.%): NaI - 56%; KI - 44% обеспечивают возможность ведения электролиза при температуре не выше 750°С, а содержание K2SiF6 в количестве 7 мас.% в расплаве - снижение его агрессивности.The ranges of components in the melt (wt.%): NaI - 56%; KI - 44% provide the possibility of conducting electrolysis at a temperature not exceeding 750°C, and the content of K 2 SiF 6 in the amount of 7 wt.% in the melt - reducing its aggressiveness.
Технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в получении сплошных нано- и микроразмерных осадков кремния волокнистой структуры, а также в возможности использовать более широкий спектр конструкционных материалов за счет снижения агрессивности электролита.The technical result achieved by the claimed method is to obtain continuous nano- and micro-sized silicon deposits of a fibrous structure, as well as the ability to use a wider range of structural materials by reducing the aggressiveness of the electrolyte.
Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 приведены микрофотографии электролитически осажденного кремния на стеклоуглероде; на фиг. 2 микрофотографии типичных осадков кремния с различными размерными характеристиками волокон.The invention is illustrated in the drawings, where in Fig. 1 shows micrographs of electrolytically deposited silicon on glassy carbon; in fig. 2 photomicrographs of typical silicon deposits with different fiber size characteristics.
Электролиз проводят в электрохимической ячейке с кварцевой ретортой, в которой размещен тигель из электропроводящего и химически инертного материала (например, графита или стеклоуглерода). Материалом анода служил монокристаллический кремний с предварительно очищенной поверхностью. В тигель, в данном примере из стеклоуглерода, загружают электролит состава NaI-KI-K2SiF6.The electrolysis is carried out in an electrochemical cell with a quartz retort, which contains a crucible made of an electrically conductive and chemically inert material (for example, graphite or glassy carbon). The anode material was single-crystal silicon with a preliminarily cleaned surface. In the crucible, in this example, glassy carbon, load electrolyte composition NaI-KI-K 2 SiF 6 .
Электролит готовят из химически чистых иодидов калия и натрия и гексафторсиликата калия K2SiF6 путем сплавления. Для этого индивидуальные соли иодида натрия и иодида калия смешивают в количестве: NaI - 56 мас. %; KI - 44 мас. %, нагревают до 750°С и выдерживают до полного расплавления солей. К полученному расплаву добавляют 7 мас. % K2SiF6, и полученную смесь NaI-KI с добавкой K2SiF6 плавят в атмосфере аргона при 750°С и выдерживают в течение двух часов. После этого электролит остужают до комнатной температуры и хранят в сухом боксе.The electrolyte is prepared from chemically pure potassium and sodium iodides and potassium hexafluorosilicate K 2 SiF 6 by fusion. To do this, individual salts of sodium iodide and potassium iodide are mixed in the amount of: NaI - 56 wt. %; KI - 44 wt. %, heated to 750°C and maintained until the salts are completely melted. To the resulting melt add 7 wt. % K 2 SiF 6 and the resulting mixture of NaI-KI with the addition of K 2 SiF 6 is melted in an argon atmosphere at 750°C and incubated for two hours. After that, the electrolyte is cooled to room temperature and stored in a dry box.
Собранную ячейку, с предварительно загруженным электролитом, подвергают нагреву до 300°С при постоянном вакуумировании, после чего заполняют чистым аргоном и нагревают до 750°С с последующей выдержкой в течение 1*2 часов для равномерного расплавления электролита.The assembled cell, preloaded with electrolyte, is heated to 300°C at constant vacuum, after which it is filled with pure argon and heated to 750°C, followed by holding for 1*2 hours for uniform melting of the electrolyte.
Для очистки электролита от кислородсодержащих примесей проводят предварительный потенциостатический электролиз с нерастворимым анодом из стеклоуглерода в течение 2*4 часов. После очистки в электролит погружают предварительно прогретую над расплавом подложку, изготовленную из проводящего материала (стеклоуглерод, графит и т.д.), в данном эксперименте из стеклоуглерода, представляющего собой катод. Типичная геометрическая площадь катода варьировалась от 1,6 до 2,1 см2.To clean the electrolyte from oxygen-containing impurities, a preliminary potentiostatic electrolysis is carried out with an insoluble glassy carbon anode for 2*4 hours. After cleaning, a substrate preheated over the melt is immersed in the substrate, made of a conductive material (glassy carbon, graphite, etc.), in this experiment, glassy carbon, which is the cathode. The typical geometric area of the cathode varied from 1.6 to 2.1 cm 2 .
Электроосаждение кремния из расплава состава NaI * 56 мас. %; KI * 44 мас. % с добавкой 7 мас.% K2SiF6 проводят в гальваностатическом режиме в атмосфере аргона при температурах от 650 до 750°С при катодной плотности тока от 0,001 до 0,005 А/см2. В данном режиме электролиза получают нано- и микроразмерные осадки кремния. Silicon electrodeposition from a melt of composition NaI * 56 wt. %; KI * 44 wt. % with the addition of 7 wt.% K 2 SiF 6 is carried out in a galvanostatic mode in an argon atmosphere at temperatures from 650 to 750°C at a cathode current density of 0.001 to 0.005 A/cm 2 . In this mode of electrolysis, nano- and microsized silicon deposits are obtained.
Ниже приведены примеры электроосаждения кремния из расплава состава NaI - 56 мас. %; KI - 44 мас. % с добавкой 7 мас.% K2SiF6.Below are examples of electrodeposition of silicon from a melt composition of NaI - 56 wt. %; KI - 44 wt. % with the addition of 7 wt.% K 2 SiF 6 .
Пример 1.Example 1
Электроосаждение кремния проводили из расплава в гальваностатическом режиме в атмосфере аргона при температуре 650°С и катодной плотности тока 0,001 А/см2. В течение 1 часа были получены наноразмерные осадки кремния диаметром 82 нм.Silicon electrodeposition was carried out from the melt in a galvanostatic mode in an argon atmosphere at a temperature of 650°C and a cathode current density of 0.001 A/cm 2 . Within 1 hour, nanosized silicon deposits with a diameter of 82 nm were obtained.
Пример 2.Example 2
Электроосаждение кремния проводили в гальваностатическом режиме в атмосфере аргона при температуре 700°С и катодной плотности тока 0,003 А/см2. В течение 40 минут были получены микроразмерные осадки кремния диаметром 124 нм.Silicon electrodeposition was carried out in a galvanostatic mode in an argon atmosphere at a temperature of 700°C and a cathode current density of 0.003 A/cm 2 . Within 40 minutes, microsized silicon deposits with a diameter of 124 nm were obtained.
Пример 3.Example 3
Электроосаждение кремния расплава проводили в гальваностатическом режиме в атмосфере аргона при температуре 750°С и катодной плотности тока 0,005 А/см2. В течение 25 минут были получены наноразмерные осадки кремния диаметром 560 нм.Silicon melt electrodeposition was carried out in a galvanostatic mode in an argon atmosphere at a temperature of 750°C and a cathode current density of 0.005 A/cm 2 . Within 25 minutes, nanosized silicon deposits with a diameter of 560 nm were obtained.
Таким образом, заявленный способ позволяет получать сплошные нано- и микроразмерные осадки кремния волокнистой структуры при возможности использовать более широкий спектр конструкционных материалов за счет снижения агрессивности электролита. Thus, the claimed method makes it possible to obtain continuous nano- and microsized deposits of silicon with a fibrous structure, with the possibility of using a wider range of structural materials by reducing the aggressiveness of the electrolyte.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2778989C1 true RU2778989C1 (en) | 2022-08-29 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008156372A3 (en) * | 2007-06-18 | 2009-02-19 | Rec Scanwafer As | Method for recovering elemental silicon from cutting remains |
| RU2399698C1 (en) * | 2009-11-16 | 2010-09-20 | Учреждение Российской академии наук Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН | Procedure for production of silicon of nano or micro-wave structure |
| RU2486290C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Method for production of nano- and microstructural powders and/or fibres of crystalline and/or x-ray amorphous silicon |
| RU2539523C1 (en) * | 2013-09-27 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Electrolytic method of obtaining nanosized cerium disilicide powder |
| RU2760027C1 (en) * | 2021-04-13 | 2021-11-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук (ИВТЭ УрО РАН) | Method for electrolytic production of silicon from molten salts |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008156372A3 (en) * | 2007-06-18 | 2009-02-19 | Rec Scanwafer As | Method for recovering elemental silicon from cutting remains |
| RU2399698C1 (en) * | 2009-11-16 | 2010-09-20 | Учреждение Российской академии наук Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН | Procedure for production of silicon of nano or micro-wave structure |
| RU2486290C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Method for production of nano- and microstructural powders and/or fibres of crystalline and/or x-ray amorphous silicon |
| RU2539523C1 (en) * | 2013-09-27 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Electrolytic method of obtaining nanosized cerium disilicide powder |
| RU2760027C1 (en) * | 2021-04-13 | 2021-11-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук (ИВТЭ УрО РАН) | Method for electrolytic production of silicon from molten salts |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5024737A (en) | Process for producing a reactive metal-magnesium alloy | |
| TWI479051B (en) | Primary production of elements | |
| JP2863058B2 (en) | Heat-resistant metal alloy that can be processed into a homogeneous and pure ingot and a method for producing the alloy | |
| Martinez et al. | Electrodeposition of magnesium from the eutectic LiCl–KCl melt | |
| CN107002271A (en) | Plate the manufacture method of silicon metallic plate | |
| Xu et al. | Electrodeposition of solar cell grade silicon in high temperature molten salts | |
| Zhuk et al. | Silicon electrodeposition from chloride–fluoride melts containing K2SiF6 and SiO2 | |
| Elwell | Electrocrystallization of semiconducting materials from molten salt and organic solutions | |
| Haarberg et al. | Electrodeposition of iron from molten mixed chloride/fluoride electrolytes | |
| Liu et al. | Unveiling Zinc Stripping and Molecular Engineering for High‐Performance Zinc Anode | |
| Zhou et al. | Electrolytic synthesis of TiC/SiC nanocomposites from high titanium slag in molten salt | |
| US4292145A (en) | Electrodeposition of molten silicon | |
| Jing et al. | Purification of metallurgical grade silicon by electrorefining in molten salts | |
| RU2778989C1 (en) | Electrolytic method for obtaining nanoscale silicon from iodide-fluoride melt | |
| Vargas et al. | Controlled nucleation and growth in chromium electroplating from molten LiCl-KCl | |
| Maeda et al. | A new electrodeposition process of crystalline silicon utilizing water-soluble KF–KCl molten salt | |
| Haarberg et al. | Electrodeposition of silicon with a liquid gallium cathode in molten salts | |
| JP4756132B2 (en) | Carbonaceous film and method for producing the same | |
| Rao et al. | Electrocoating of silicon and its dependence on the time of electrolysis | |
| RU2491374C1 (en) | Electrochemical method of obtaining continuous layers of silicon | |
| KR101336712B1 (en) | Manufacturing method of high purity silicon nanofiber by electrolytic refining | |
| RU2751201C1 (en) | Method for electrolytic production of silicon from molten salts | |
| CN118360633A (en) | Method for preparing liquid rare earth alloy by solid active cathode molten salt electrolysis | |
| CN100532654C (en) | Preparation method of composite cathode molten salt electrolysis rare earth-magnesium master alloy | |
| RU2760027C1 (en) | Method for electrolytic production of silicon from molten salts |