CN110890537A - 一种高纯纳米晶硅的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高纯纳米晶硅的生产方法，1）将废硅料和/或副产硅粉，经预处理后得到10～50μm硅粉；2）将步骤1）中的硅粉按照固含量5～30 wt%的比例加入到分散液中，再加入1～10wt%的分散剂，在分散罐中搅拌，形成硅粉浆料；3）将步骤2）形成硅粉浆料抽至砂磨机进行研磨，得到平均粒径为20～30 nm纳米晶硅浆料；4）将步骤3）中得到的纳米晶硅浆料输送至喷雾干燥系统，获得纳米多孔晶硅颗粒。本发明实现低成本大规模生产，有效地控制纳米晶硅的稳定性、纯度和粒度，生产的纳米多孔晶硅颗粒形貌可调，其内部孔隙为纳米连通孔，有效地缓解硅的体积膨胀，也显著地提高硅负极的电学性能。

Description

一种高纯纳米晶硅的生产方法

技术领域

本发明涉及一种生产纳米晶硅的方法，具体是一种高纯纳米晶硅的生产方法，属于高纯纳米晶硅制备技术领域。

背景技术

目前锂离子电池负极材料一般采用传统的石墨负极，石墨负极具有优异的循环稳定性、低氧化电位（相对于金属锂）、低成本、优异的导电性等优点，但是石墨的容量较低，即使在完全嵌锂状态（LiC₆），相应容量仅有372mAh/g。随着技术的发展，传统石墨负极商业化实际理论能量密度已经达到360mAh/g，已接近理论能量密度，再无提升空间。研究发现，硅在常温下可与锂合金化，生成Li_4.4Si相，理论比容量高达4200mAh/g，因而硅负极材料备受科研人员关注，是最有潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。

但是硅脱/嵌锂过程中有较大的体积膨胀（超过300%），造成硅颗粒的破碎、粉末化、与电极失去电接触，SEI膜不断破裂，持续的消耗活性锂离子，导致库伦效率及电池循环寿命降低，硅的体积效应始终制约着硅负极材料商业化应用，研究表明，减小颗粒尺寸可有效降低硅的体积效应，缩短Li⁺的扩散距离，提高Li⁺扩散速率，而且能快速地吸收和储存锂离子从而阻止电极的恶化。

然而目前高纯纳米晶硅制备技术仍处于探索阶段，由于对原料、设备和工艺要求过高，产业化生产严重受限。目前生产纳米晶硅的方法有蒸发-冷却法、二氧化硅热还原法、硅烷热解法和机械研磨法等，均存粒径大或产品质量差或产业化难或效率低等问题。因此大规模生产高纯度、低成本的高纯纳米晶硅，越来越引起人们的重视。

中国专利CN 108101061 A公开了纳米晶硅的制备方法，该方法采用等离子体弧对硅烷气进行电离，硅烷分解形成硅离子与氢离子，硅离子再重新结合成核形成纳米硅颗粒，经气固分离和冷却后可得到平均粒径67nm的纳米硅粉。该方法采用硅烷气作为原料，成本较高且较危险，采用等离子体电离工艺，能量转化率低，此外，等离子体设备大型化比较困难，产量较低，难以产业化。

中国专利CN 105655569 A公开了超细纳米级硅粉的制备方法，该方法采用球磨机将1~50μm的粗硅粉分散在溶剂中，先磨至50~200nm，再加入氧化铝等辅料继续研磨至10~50nm，在惰性气氛下干燥或真空干燥后打散得到超级纳米级硅粉。该方法金属辅料尤其是铝元素的加入引入了有害金属杂质，易引起锂电池的自放电，此外，球磨过程硅颗粒易被氧化，硅纳米颗粒在溶液中会出现严重的团聚现象，干燥后采用打散的方法，形成较大的团聚块体，电池材料循环稳定性会受到影响。

中国专利CN 105905908 A公开了一种基于埃洛石原料制备纳米硅的方法，该方法采用二氧化硅镁热还原法，利用埃洛石黏土作为原料，通过酸洗处理后得到纳米二氧化硅，再以纳米二氧化硅作为前驱体与镁粉混合，加热高温反应，多次酸洗、过滤水洗、烘干后得到纳米晶硅。该方法会引入大量杂质需要多次酸洗去除，步骤繁琐，且在管式炉中进行反应，不能连续化生产，成本较高，不适合大规模的工业化生产。

发明内容

针对现有纳米晶硅制备技术成本高、纯度低、稳定性差、难工业化生产等问题，本发明提供了一种高纯纳米晶硅的生产方法，能够有效地控制纳米晶硅的纯度、粒度和稳定性，实现低成本大规模生产，且生产出的多孔纳米晶硅颗粒形貌灵活可调。

为了实现上述目的和技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种高纯纳米晶硅的生产方法，包括以下步骤：

1）将废硅料和/或副产硅粉，经预处理后得到10～50 μm硅粉；

2）将步骤1）中的硅粉按照固含量5～30 wt%的比例加入到分散液中，再加入1～10 wt%的分散剂，在分散罐中搅拌分散均匀，形成硅粉浆料；

3）将步骤2）形成硅粉浆料抽至砂磨机进行研磨，得到平均粒径为20～30 nm纳米晶硅浆料；

4）将步骤3）中得到的纳米晶硅浆料直接输送至喷雾干燥系统，获得纳米多孔晶硅颗粒；

所述喷雾干燥系统为闭式循环喷雾干燥系统，所述喷雾干燥系统包括喷雾干燥机；

所述步骤3）中喷雾干燥系统的进风温度为120～280℃，出风温度为50～100 ℃，进料温度为25～50 ℃，浆料进料速率为10~30㎏/h；

所述步骤2）3）4）在惰性保护气下进行，所述惰性保护气为氮气、氩气、或氮气和氩气的混合气。

优选地，所述步骤1）中废硅料为棒状硅、块状硅、粉状硅中的一种或多种组合。

优选地，所述棒状硅采用先淬火再研磨筛分的方法进行细化，得到硅粉。

优选地，所述块状硅为珊瑚料和/或碳头料，所述碳头料采用破碎、磨粉、筛分的预处理方法，得到硅粉。

优选地，所述粉状硅为还原炉沉积硅粉和/或流化床颗粒硅副产硅粉，所述粉状硅采用先筛分再研磨的方法进行细化，得到硅粉。

优选地，所述步骤2）中分散剂为聚酯类、聚醚类超分散剂。

优选地，所述步骤2）中分散液为无水乙醇、乙二醇、甘油、聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、环己烷、环己酮、丁酮、丁醇、异丙醇、苯类、二甲亚砜中的一种或多种组合。

优选地，所述步骤3）中所述纳米砂磨机的研磨介质粒度为0.05～0.1㎜的氧化锆球或碳化硅球。

优选地，所述步骤4）中喷雾干燥机选用离心式雾化器，所述离心雾化器转速5000-15000 r/min。

优选地，所述步骤2）中所述砂磨机中筒体、转子的材质为碳化硅或氧化锆。

有益效果：

1）与原料为工业硅的现有技术相比，硅粉原料都来自于CVD法制备得到的废硅料或副产硅粉，不仅杂质含量低、粒径小，且比较疏松，因此仅通过砂磨机一级研磨之后，颗粒粒径都小于30 nm，而工业硅具有杂质含量高，粒径大的特点，即使经过多级研磨，其颗粒粒径仅能≤100 nm。根据本发明高纯纳米晶硅的生产方法，采用废硅料或副产硅粉为原料，粒径分布范围变窄，杂质含量明显降低，循环利用副产，极大降低生产成本。

此外预处理的生产线对原料形状、粒度要求低，棒状料、块料、粉砂料均能投入生产，无需更新生产线，节约投资费用，也降低生产成本。

2）本发明高纯纳米晶硅的生产方法中选择粘度较大的分散液，不仅可以在纳米晶硅表面形成溶剂化膜包裹，利用产生静电排斥有效阻止颗粒再次团聚，还有利于分散纳米晶硅在溶剂中稳定悬浮。同时加入超分散剂，超分散剂由多个羟基基团和聚醚链或聚酯链组成，多个羟基基团与纳米晶硅颗粒表面的氢键作用，形成强作用力，聚醚链或聚酯链作为溶剂化链，其具有的强极性官能团能保证长链结构在极性溶剂中充分舒展形成的阻位作用，使得硅粉在浆料中完全分散开。通过在硅粉原料中加入合适的分散液，超分散剂，在分散罐中搅拌，最终形成稳定性，分散性更好的硅粉浆料，完全解决了硅粉浆料在应用中出现比较严重的团聚问题。

3）纳米砂磨机生产效率高、连续性强、成本低、产品粒度小且分布范围窄，实现高纯纳米晶硅的低成本大规模化生产。高纯纳米晶硅浆料的平均粒径小于30 nm，其决定纳米多孔晶硅颗粒的一次粒径。研磨过程中，研磨介质为氧化锆球或碳化硅球，该氧化锆在电池材料中属于惰性金属，不会降低产品性能，且少量的惰性金属渗入还可以提高纳米晶硅的导电性；研磨中，物料主要与研磨腔体内壁和砂磨机叶轮产生摩擦，腔体内壁和叶轮材料选用碳化硅或氧化锆材质，避免有害杂质的引入。

4）获得高纯纳米晶硅浆料输入喷雾干燥系统，通过调节喷雾干燥系统中雾化器的转速、浆料浓度及温度、进料速率、进风温度、出风温度等参数，可得到高纯纳米多孔晶硅颗粒，该纳米多孔晶硅颗粒为二次粒径，内部为纳米级连通孔，形貌可调，如可为球状、环状、窝头状等，以满足客户的不同需求。而且系统密封，不会造成环境污染，通喷雾干燥系统的冷凝装置，其分散液可回收再利用。

总之与现有技术相比，本发明高纯纳米晶硅的生产方法，能够实现低成本大规模生产，有效地控制纳米晶硅的稳定性、纯度和粒度，最终形成的纳米多孔晶硅颗粒形貌可调，纳米多孔晶硅颗粒为二次粒径，其孔隙为纳米级连通孔，能够有效地缓解硅的体积膨胀，也显著地提高硅负极的电学性能，使得经碳包覆后制备成的硅碳负极材料具有比容量高、循环稳定性好的优点。

附图说明

图1是工艺流程图；

图2是废硅料粒径分布图；

图3是高纯纳米晶硅粒径分布图；

图4是高纯纳米晶硅的SEM图；

图5是纳米多孔晶硅颗粒的SEM图；

图6是图5中纳米多孔晶硅颗粒的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，包括以下步骤：

1）将棒状硅、块状硅或粉末状硅等高纯废硅料或副产硅粉，经预处理后得到10～50μm的硅粉。

其中，棒状硅先采用淬火破碎成硅块，再通过研磨筛分的方法进行细化得到硅粉。

粉状硅，如石墨件沉积的硅、还原炉底沉积的硅粉、流化床法颗粒硅副产硅粉，先行筛分，细颗粒直接使用，粗颗粒经磨粉后使用。

块状硅，如珊瑚料、单晶硅、多晶硅的下脚料，经破碎、磨粉、筛分后使用。

该工艺适合多种原料加工，不局限于单一原料，且对原料的形状、粒度要求低，棒状硅、块状硅、粉状硅均能投入生产，原料改变时无需更新生产线。因此有利于节约投资费用，降低生产成本。

2）通入惰性保护气体，将搅拌、研磨系统中的空气排出，将分散液输送至搅拌罐后，将预处理后的硅粉按固含量5～30 wt%的比例加入到分散液中，进行搅拌，再通过隔膜泵输送到分散罐内，并加入1～10 wt%分散剂，在分散罐中高速搅拌10～30 min，得到分散均匀的硅粉浆液。

选择合适的分散液，具有在纳米晶硅表面形成溶剂化膜包裹的特点，这样就会产生静电排斥能有效阻隔颗粒再次团聚，同时分散液还要满足粘度大的特点，有利于分散纳米晶硅在溶剂中稳定均匀分布。分散液可以为无水乙醇、乙二醇、甘油、聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、环己烷、环己酮、丁酮、丁醇、异丙醇、苯类、二甲亚砜中的一种或多种组合。

超分散剂的分子结构分为两部分，其中一部分为锚固基团，它可以通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧地吸附在固体颗粒表面，防止超分散剂脱附，另一部分为溶剂化链，根据多次试验，发现聚酯链、聚醚链在本发明中使用的效果最好。由于聚酯链、聚醚链具有强极性官能团能保证长链结构在极性溶剂中充分舒展形成的阻位作用。总之，该分散剂的加入可有效避免纳米晶硅的团聚长大。

3）将步骤2）的硅粉浆液通过隔膜泵输送至纳米砂磨机中在25~50 ℃下研磨，确定适宜的砂磨工艺参数，得到平均粒径为20～30 nm、稳定分散的高纯纳米晶硅浆料。

该步骤形成的晶硅粒径小且分布范围窄。如图2为砂磨前硅粉平均粒径为10 μm，分布范围宽，如图3为砂磨后粒径为D₅₀=30 nm，D₉₀=65 nm，D₉₉=110 nm，分布范围窄。如图4所示，砂磨后纳米晶硅浆料中颗粒的形貌，该步骤得到的高纯纳米晶硅浆料的粒径决定了最终形成高纯纳米多孔晶硅的一次粒径，因此砂磨步骤非常重要。

其中，砂磨系统密封，进料前及砂磨过程通入惰性保护气，能够有效避免纳米晶硅被氧化。砂磨机内筒和转子采用为碳化硅、氧化锆材质，能够有效避免有害金属杂质的引入，获得高纯纳米晶硅浆料。其中惰性保护气体为氮气、氩气或氮气和氩气的混合气的一种。

砂磨设备采用纳米砂磨机，生产效率高、连续性强、成本低、产品粒度小且分布范围窄，可实现高纯纳米晶硅的低成本大规模化生产。

4）将纳米晶硅浆料通过蠕动泵输送至闭式循环喷雾干燥系统中，通入惰性干燥气体，在120～280 ℃下进行喷雾干燥，通过调节进出风温度、进出料温度及进出料速率等参数，制备出不同形貌、结构的纳米多孔晶硅颗粒，其中惰性干燥气体为氮气、氩气或混合气中的一种。

喷雾干燥系统包括喷雾干燥装置、旋风分离器、冷凝器、收集器等，喷雾干燥装置主要部件是雾化器。喷雾干燥的基本流程是浆液通过雾化器雾化，分散为细小雾滴进入干燥腔，同时加热气体经鼓风机送入加热器升温，然后进入干燥腔，料液雾滴与热气体在干燥腔内充分混合、接触，雾滴瞬间蒸发为气体，物料干燥成细小的颗粒。混合的气固两相被吸入到旋风分离器分离，固体物料沉降到底部收集器，气相经冷凝器后冷凝变为液体，在系统中循环使用。

最终生产出的纳米多孔晶硅颗粒为二次粒径，其内部为纳米级连通孔，其纳米多孔晶硅颗粒的一次粒径与浆料粒径相同。也就是最终生产的二次粒径纳米多孔晶硅颗粒是由大量一次粒径纳米晶硅聚合在一起形成的，形状可以为球状、环状、窝头状等，内部为纳米级连通孔，能够很好地缓解硅的体积膨胀，具体见图6。纳米多孔晶硅颗粒形貌及内部的连通孔能显著的提高硅负极电学性能，使得经碳包覆后制备成的硅碳负极材料具有放电比容量高、循环稳定性好的特点。

此外，砂磨和喷雾干燥步骤中均在惰性保护气氛下进行，能够有效地避免杂质的引入，保证硅基材料的高能量密度。

总之，通过上述高纯纳米晶硅的生产方法可得到的高纯纳米晶硅浆料和高纯纳米多孔晶硅颗粒，其中，Fe、Na、Al、Cr、Cu、Ni、Mn、O杂质均＜1 ppm；浆料中纳米晶硅颗粒粒径D50≤30 nm，D90≤65 nm，D99≤100 nm，晶硅粒经小且分布范围窄、悬浮稳定性优异；纳米多孔晶硅颗粒一次粒径与浆料粒径相同，内部为纳米级连通孔，二次粒径和形貌可调。

实施例1：

本发明所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，具体包括以下步骤：

1）选用高纯棒状废硅料，进行淬火破碎、筛分、磨粉，得到＜50 μm的高纯硅粉。

2）将该硅粉、分散液、分散剂分别通过输送管道送至搅拌罐中高速搅拌均匀，其中，固含量为30%，分散剂为10 wt%，转速1500 r/min，预搅拌时间15 min，得到硅粉浆液。

3）将硅粉浆液以5 L/min的进料速率通过管道输送至3L纳米砂磨机中，球料比为4：1,研磨介质粒径为0.1㎜的氧化锆珠，转速1000r/min，砂磨24 h得到高纯纳米晶硅浆料。所述分散液为无水乙醇和丙酮的组合，且体积之比为2:1，所述分散剂为聚醚类超分散剂。

4）将所得的纳米晶硅浆料，直接喷入离心式喷雾干燥机中，干燥气体为氮气，进风温度为280 ℃，出风温度为100 ℃，雾化器转速为5000 r/min，进料温度25 ℃，进料速率10㎏/h，通过旋风分离器回收，在重力作用下得到高纯纳米多孔晶硅颗粒收集在收集器内，溶剂由冷凝器收集，可直接回收使用。

测试分析如下：Fe、Na、Al、Cr、Cu、Ni、Mn、O杂质均＜1 ppm；浆料晶硅颗粒粒径D50=25 nm、D90=72 nm、D99=124 nm；多孔晶硅颗粒为实心球，一次粒径同浆料，二次粒径D50=7μm、D90=15 μm。

实施例2：

本发明所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，具体包括以下步骤：

1）选用高纯珊瑚料，进行破碎、磨粉、筛分，得到＜50 μm的高纯粗硅粉。

2）将给粗硅粉、分散液和分散剂分别通过输送管道送至搅拌罐中高速搅拌均匀，得到硅粉浆液。其中，固含量为15%，分散剂为5 wt%，。转速1800 r/min，预搅拌时间12min。

3）将硅粉浆液以8 L/min的进料速率通过管道输送至3 L纳米砂磨机中，球料比为5:1，研磨介质粒径为0. 1㎜氧化锆球，转速1200r/min，砂磨12 h得到高纯纳米晶硅浆料。所述分散液为异丙醇和甘油的组合，且体积比为3:1，所述分散剂为聚酯类超分散剂。

4）将所得的纳米晶硅浆料，直接喷入离心式喷雾干燥机中，干燥气体为氩气，进风温度为180 ℃，出风温度为95 ℃，雾化器转速14000 r/min，进料温度50 ℃，进料速率50㎏/h，得到高纯纳米多孔晶硅颗粒。

测试分析如下：Fe、Na、Al、Cr、Cu、Ni、Mn、O杂质均＜1 ppm；浆料晶硅颗粒粒径D50=27 nm、D90=51 nm、D99=102 nm；多孔晶硅颗粒为窝头状，一次粒径同浆料，二次粒径D50=6μm、D90=11 μm。

实施例3

根据本发明所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，具体包括以下步骤：

1)选用流化床法颗粒硅的副产硅粉，进行筛分、磨粉，制备成＜40μm的高纯硅粉；

2)将硅粉、分散液、分散剂分别通过输送管道送至搅拌罐中高速搅拌均匀，得到硅粉浆液。其中，固含量为10%，分散剂为1 wt%，转速2200 r/min，预搅拌时间5 min。

3)将硅粉浆液以9L/min的进料速率管道输送至3L纳米砂磨机中，球料比为8：1，研磨介质粒径为0.05㎜碳化硅球，转速1500r/min，砂磨10 h得到高纯纳米晶硅浆料。所述分散液为无水乙醇和异丙醇组合，且体积比为3:2，所述分散剂为聚酯类超分散剂。

4)将所得的纳米晶硅浆料，直接喷入离心式喷雾干燥机中，干燥气体为氮气，进风温度为120 ℃，出风温度为50 ℃，雾化器转速为12000 r/min，进料温度35 ℃，进料速率为30㎏/h，得到高纯纳米多孔晶硅颗粒。

测试分析如下：Fe、Na、Al、Cr、Cu、Ni、Mn、O杂质均＜1 ppm；浆料晶硅颗粒粒径D50=20 nm、D90=52 nm、D99=96 nm；多孔晶硅颗粒为实心球，一次粒径同浆料粒径相同，二次粒径D50=5 μm、D90=11 μm，颗粒壁厚＜5 μm。

实施例4

根据本发明所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，具体包括以下步骤：

1)选用流化床法颗粒硅的副产硅粉，进行筛分、磨粉，制备成＜50 μm的高纯硅粉；

2)将给硅粉、分散液、分散剂分别通过输送管道送至高搅拌罐中高速搅拌均匀，得到硅粉浆液。其中，固含量为12 %，分散剂为4 wt%，转速1900 rpm，预搅拌时间10 min。

3)将硅粉浆液以10 L/min的进料速率管道输送至3 L纳米砂磨机中，球料比为6：1，研磨介质粒径为0.1㎜碳化硅球，转速1300r/min，砂磨15h得到高纯纳米晶硅浆料。所述分散液为无水乙醇和二甲亚砜的组合，且体积比为5:1，所述分散剂为聚醚类超分散剂。

4)将所得的纳米晶硅浆料，直接喷入离心式喷雾干燥机中，干燥气体为氮气，进风温度为160 ℃，出风温度为80 ℃，雾化器转速为10000 r/min，进料温度25 ℃，进料速率为25㎏/h，得到高纯纳米多孔晶硅颗粒。

测试分析如下：Fe、Na、Al、Cr、Cu、Ni、Mn、O杂质均＜1 ppm；浆料晶硅颗粒粒径D50=30 nm、D90=65 nm、D99=110 nm；多孔晶硅颗粒为规则窝头状，一次粒径同浆料粒径相同，二次粒径D50=7 μm、D90=13 μm，颗粒壁厚＜4 μm。具体如图5所示。将得到的高纯多孔硅颗粒经碳包覆后，得到硅碳负极复合负极材料（其中Si=15 wt%），组装成扣电池进行测试，第3-5周0.1C放电至0.6v，之后0.2C放电至0.6v，首次放电比容量849 mAh/g，首效90.7%，280周容量保持率95.8%。

流化床法颗粒硅副产硅粉为化学气相沉积后的副产物，粒径较小，与棒状硅或块状硅相比，避免了分解破碎环节；颗粒疏松，与工业硅相比，大大地提高了砂磨效率；硅粉纯度均在7N以上，各杂质含量均在1ppm以下，与金属硅相比，避免了酸洗等环节，确保了产品的纯度。

该工艺制备的纳米硅颗粒一次粒径较小，且颗粒内部为纳米级连通孔，其多孔结构能够很好缓解充放电过程中的体积变化产生的应力，从而最大限度地减少硅的分化和脱落；“窝头状”纳米多孔晶硅颗粒，颗粒壁厚≤5μm，与实心球形颗粒相比，增加活性材料与电解质之间的接触面积，从而允许锂离子在“窝头”内部和外部进行插层，同时也能够再次缓冲硅的体积膨胀，多孔和特殊结构设计能够显著提高硅负极的电学性能，经碳包覆后制备成的硅碳负极材料具有比容量高、循环稳定性好的特点。本制备方法简单、无污染、产率高、易于批量生产。

Claims (10)

1.一种高纯纳米晶硅的生产方法，包括以下步骤：

1）将废硅料和/或副产硅粉，经预处理后得到10～50 μm硅粉；

2）将步骤1）中的硅粉按照固含量5～30 wt%的比例加入到分散液中，再加入1～10 wt%的分散剂，在分散罐中搅拌分散均匀，形成硅粉浆料；

3）将步骤2）形成硅粉浆料抽至纳米砂磨机进行研磨，得到平均粒径为20～30 nm纳米晶硅浆料；

4）将步骤3）中得到的纳米晶硅浆料直接输送至喷雾干燥系统，获得纳米多孔晶硅颗粒；

所述喷雾干燥系统为闭式循环喷雾干燥系统，所述喷雾干燥系统包括喷雾干燥机；

所述步骤3）中喷雾干燥系统的进风温度为120～280 ℃，出风温度为50～100 ℃，进料温度为25～50 ℃，浆料进料速率为10-30㎏/h；

上述步骤2）3）4）都在惰性保护气下进行，所述惰性保护气为氮气、氩气、或氮气和氩气的混合气。

2.根据权利要求1所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，其特征在于，所述步骤1）中废硅料为棒状硅、块状硅、粉状硅中的一种或多种组合。

3.根据权利要求2所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，其特征在于，所述棒状硅采用先淬火再研磨筛分的方法进行细化，得到硅粉。

4.根据权利要求2所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，其特征在于，所述块状硅为珊瑚料和/或碳头料，所述块状料采用破碎、磨粉、筛分的预处理方法，得到硅粉。

5.根据权利要求2所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，其特征在于，所述粉状硅为还原炉沉积硅粉和/或流化床颗粒硅副产硅粉，所述粉状硅采用先筛分再研磨的方法进行细化，得到硅粉。

6.根据权利要求1所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，其特征在于：所述步骤2）中分散剂为聚酯类、聚醚类超分散剂。

7.根据权利要求1所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，其特征在于：所述步骤2）中分散液为无水乙醇、乙二醇、甘油、聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、环己烷、环己酮、丁酮、丁醇、异丙醇、苯类、二甲亚砜中的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，其特征在于：所述步骤3）中所述纳米砂磨机的研磨介质粒度为0.05～0.1㎜的氧化锆球或碳化硅球。

9.根据权利要求1所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，其特征在于：所述步骤4）中喷雾干燥机选用离心式雾化器，所述离心雾化器转速5000~15000 r/min。

10.根据权利要求1所述的一种高纯纳米晶硅的生产方法，其特征在于：所述步骤2）中所述砂磨机中筒体、转子的材质为碳化硅或氧化锆。

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