JP6025140B2 - シリコンの製造方法 - Google Patents
シリコンの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6025140B2 JP6025140B2 JP2012074754A JP2012074754A JP6025140B2 JP 6025140 B2 JP6025140 B2 JP 6025140B2 JP 2012074754 A JP2012074754 A JP 2012074754A JP 2012074754 A JP2012074754 A JP 2012074754A JP 6025140 B2 JP6025140 B2 JP 6025140B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon dioxide
- silicon
- cathode
- electrolytic reduction
- electrolytic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
- C01B33/023—Preparation by reduction of silica or free silica-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/33—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
Description
(1) 溶融塩の存在下で二酸化ケイ素を電解還元させることによってシリコンを製造する方法であって、シリコンからなる陰極上に二酸化ケイ素を載置させた状態で当該二酸化ケイ素を電解還元させることを特徴とするシリコンの製造方法、
(2) 陰極上で二酸化ケイ素が載置されるように二酸化ケイ素を陰極上に供給しながら当該二酸化ケイ素を電解還元させる前記(1)に記載のシリコンの製造方法、および
(3) 二酸化ケイ素として、二酸化ケイ素の多孔質体を用いる前記(1)または(2)に記載のシリコンの製造方法
に関する。
(1)溶融塩の原料
溶融塩の原料として、塩化カルシウム(純度:99%以上)400gを石英製るつぼ(内径:85mm、高さ:120mm、厚さ:2.5mm)に入れた後、500℃で1日間以上真空乾燥を行なうことにより、水分の除去を行なったものを用いた。
電解還元の際に用いられる二酸化ケイ素として、二酸化ケイ素粉末〔太平洋セメント(株)製、精製シリカ粉末〕1gあたり水1.5gの割合で両者を混合し、得られた混合物を成形型内に入れ、1.5×103kg/cm2(約147MPa)の圧力で加圧することにより、外径12mm、厚さ3mmのペレットを作製した後、アルゴンガス雰囲気中で1350℃の温度で30分間焼結することによって得られた二酸化ケイ素ペレットを用いた。
陰極には板状のシリコン電極〔(株)ジャパンメタルサービス製〕を用い、陽極にはグラファイト棒〔東海カーボン(株)製、直径:5mm〕を用いた。また、参照極には直径1mmの白金線を用いた。
図1に示される電解還元装置を用いて二酸化ケイ素の電解還元を行なった。石英製の電解槽1の内部空間にアルゴンガス(純度99.995%)を流し、この電解槽1内をアルゴンガス雰囲気に保った。陰極3上に二酸化ケイ素4として前記で得られた二酸化ケイ素ペレットを載置し、850℃に加熱溶融させた塩化カルシウムの溶融塩5を400gの量で電解槽1内に入れ、同温度で陰極電位0.8V(対Ca2+/Ca)にて150時間定電位電解を行ない、残余電流による電流効率の低下を考慮して還元率110%相当の電気量を通電した。ここで、還元率は、式:
〔還元率(%)〕=〔(実際の電解を行なう際に要した電気量)/(理論上シリコンを生成させるのに必要な電気量)〕×100
にしたがって算出した。電解還元は、約40時間ごとに4回に分割して行ない、電解の休止時には開回路電位で静置した。電解還元時の電流の経時変化を図3に示す。
連続的に二酸化ケイ素の還元を行なうためには、二酸化ケイ素を継続的に供給することが望まれることから、二酸化ケイ素を継続的に供給することが容易な電解還元装置として、図2に示される電解還元装置を用いた。二酸化ケイ素4として、実施例1で用いたのと同様の二酸化ケイ素ペレットを用いた。実施例1と同様にして二酸化ケイ素4の電解還元を行ないながら、陰極3上で二酸化ケイ素4が載置されるように二酸化ケイ素ペレットを電解槽1の上部から塩化カルシウムの溶融塩5中に投入することによって二酸化ケイ素4を陰極3上に供給し、当該二酸化ケイ素4を電解還元させた。その結果、二酸化ケイ素ペレットは当初、塩化カルシウムの溶融塩5の浴面付近に浮遊していたが、しばらくしてから塩化カルシウムの溶融塩5中に沈降した。その後、実施例1と同様にして、0.8V(対Ca2+/Ca)の電位で58時間定電位電解を行なったところ、その通電量は、二酸化ケイ素4を還元させるのに必要な電気量の約80%であった。
特開2006−321688号公報の「実施例1」の記載に準じてシリコンを製造した。そのとき、シリコン電極棒に多孔質二酸化ケイ素粉末成形体を付着させることによってシリコン電極と多孔質二酸化ケイ素粉末成形体とが接触した陰極を作製する必要があるので、陰極の作製に手間がかかり、その操作が煩雑であった。さらに、二酸化ケイ素の電解還元後には、電解槽から陰極を取り出し、新たな陰極と交換しなければならないため、その操作が煩雑であるとともに、二酸化ケイ素の電解還元の操作を一時的に中断しなければならなかった。
実施例1において、陰極電位を0.8V(対Ca2+/Ca)から1.2V(対Ca2+/Ca)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電解還元を行なった。その結果、実施例1と同様に不純物の含有率が低いシリコンを効率よく製造することができることが確認された。
実施例2において、陰極電位を0.8V(対Ca2+/Ca)から1.2V(対Ca2+/Ca)に変更したこと以外は、実施例2と同様にして電解還元を行なった。その結果、実施例2と同様に不純物の含有率が低いシリコンを製造することができるとともに、シリコンを連続して効率よく製造することができることが確認された。
実施例1において、陰極電位を0.8V(対Ca2+/Ca)から0.7V(対Ca2+/Ca)に変更したことおよび電解時間を150時間から80時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電解還元を行なった。電解還元時の電流の経時変化を図6に示す。図中、破線は陰極電位が0.7V(対Ca2+/Ca)であるときの電解還元時の電流の経時変化(実施例5)、実線は陰極電位が0.8V(対Ca2+/Ca)であるときの電解還元時の電流の経時変化(実施例1)を示す。
実施例1で用いられた二酸化ケイ素ペレットを粉砕し、得られた粉砕物を篩い分けして粒子径500μm〜1mmの二酸化ケイ素粒状物を得た。
二酸化ケイ素粉末〔太平洋セメント(株)製、精製シリカ粉末〕1gあたり水1.5gの割合で両者を混合し、得られた混合物を、アルゴンガス雰囲気中で1350℃の温度で30分間焼結することによって二酸化ケイ素粒状物を得た。得られた二酸化ケイ素粒状物を篩い分けすることによって粒子径5〜7mmの二酸化ケイ素粒状物(実施例9)、粒子径500μm〜1mmの二酸化ケイ素粒状物(実施例10)および粒子径250〜500μmの二酸化ケイ素粒状物(実施例11)を得た。
1a 取出口
2 二酸化ケイ素板
3 陰極
4 二酸化ケイ素
5 溶融塩
6 陽極
7 導電体
8 参照電極
9 シリコン
Claims (4)
- 溶融塩の存在下で二酸化ケイ素を電解還元させることによってシリコンを製造する方法であって、電解還元装置として、電解槽の内面底部にシリコンからなる陰極が配置された電解還元装置を用い、前記シリコンからなる陰極上に二酸化ケイ素を載置させた状態で当該二酸化ケイ素を電解還元させることを特徴とするシリコンの製造方法。
- 陰極上で二酸化ケイ素が載置されるように二酸化ケイ素を陰極上に供給しながら当該二酸化ケイ素を電解還元させる請求項1に記載のシリコンの製造方法。
- 二酸化ケイ素として、二酸化ケイ素の多孔質体を用いる請求項1または2に記載のシリコンの製造方法。
- 前記電解還元装置として、前記電解槽の下部に取出口をさらに有する電解還元装置を用い、生成したシリコンを前記取出口から回収する請求項1〜3のいずれかに記載のシリコンの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012074754A JP6025140B2 (ja) | 2011-05-30 | 2012-03-28 | シリコンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011120042 | 2011-05-30 | ||
JP2011120042 | 2011-05-30 | ||
JP2012074754A JP6025140B2 (ja) | 2011-05-30 | 2012-03-28 | シリコンの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013011012A JP2013011012A (ja) | 2013-01-17 |
JP6025140B2 true JP6025140B2 (ja) | 2016-11-16 |
Family
ID=47258883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012074754A Expired - Fee Related JP6025140B2 (ja) | 2011-05-30 | 2012-03-28 | シリコンの製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6025140B2 (ja) |
TW (1) | TW201247937A (ja) |
WO (1) | WO2012165017A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101642026B1 (ko) * | 2013-08-19 | 2016-07-22 | 한국원자력연구원 | 전기화학적 실리콘 막 제조방법 |
US20150050816A1 (en) * | 2013-08-19 | 2015-02-19 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method of electrochemically preparing silicon film |
JP6559538B2 (ja) * | 2015-10-26 | 2019-08-14 | 株式会社東芝 | ガラス固化体の溶解方法及びその溶解装置 |
JP6187725B1 (ja) * | 2015-10-27 | 2017-08-30 | 新日鐵住金株式会社 | シリコンめっき金属板の製造方法 |
CN106591891B (zh) * | 2016-12-09 | 2018-10-09 | 武汉大学 | 一种将致密材料制备成纳米多孔材料的方法 |
KR102208279B1 (ko) * | 2019-05-22 | 2021-01-27 | 충북대학교 산학협력단 | 리튬이차전지 음극소재용 다공성 실리콘의 제조방법 |
CN110459769B (zh) | 2019-07-17 | 2021-06-04 | 武汉大学 | 一种高分散的硅碳固溶胶、其制备方法及应用 |
RU2717780C1 (ru) * | 2019-10-22 | 2020-03-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения волокнистого кремния |
EP4256111A1 (en) * | 2020-12-06 | 2023-10-11 | Helios Project Ltd. | A method of producing silicon |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9812169D0 (en) * | 1998-06-05 | 1998-08-05 | Univ Cambridge Tech | Purification method |
JP4513297B2 (ja) * | 2003-09-30 | 2010-07-28 | 日本軽金属株式会社 | 金属酸化物の還元方法及び金属酸化物の還元装置 |
JP4765066B2 (ja) * | 2005-05-19 | 2011-09-07 | 国立大学法人京都大学 | シリコンの製造方法 |
AU2007226754B2 (en) * | 2006-03-10 | 2011-01-20 | Elkem As | Method for electrolytic production and refining of metals |
JP2011098861A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Toshiba Corp | 太陽電池用シリコンの製造方法及び製造装置 |
-
2012
- 2012-03-28 WO PCT/JP2012/058210 patent/WO2012165017A1/ja active Application Filing
- 2012-03-28 TW TW101110733A patent/TW201247937A/zh unknown
- 2012-03-28 JP JP2012074754A patent/JP6025140B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012165017A1 (ja) | 2012-12-06 |
TW201247937A (en) | 2012-12-01 |
JP2013011012A (ja) | 2013-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6025140B2 (ja) | シリコンの製造方法 | |
Xiao et al. | Up-scalable and controllable electrolytic production of photo-responsive nanostructured silicon | |
JP4765066B2 (ja) | シリコンの製造方法 | |
CN104617278B (zh) | 一种纳米硅金属复合材料及其制备方法 | |
CN1479810B (zh) | 生产金属间化合物的方法 | |
JP2018135602A (ja) | シリコンナノ粒子の製造方法 | |
CN1867702A (zh) | 用于生产金属的热和电化学方法 | |
Toba et al. | Electrolytic reduction of SiO2 granules in molten CaCl2 | |
Yasuda et al. | Improving Purity and Process Volume During Direct Electrolytic Reduction of Solid SiO2 in Molten CaCl2 for the Production of Solar‐Grade Silicon | |
CN105609749A (zh) | 一种硅纳米线及其应用 | |
JP2007016293A (ja) | 懸濁電解による金属の製造方法 | |
CN113106496A (zh) | 一种钒碳氧固溶体阳极熔盐电解高纯金属钒方法 | |
CN104733702B (zh) | 一种熔盐电解制备纳米硅碳复合负极材料的装置及方法 | |
CN108232160B (zh) | 一种制备多孔金属-碳复合物的方法 | |
KR101185836B1 (ko) | 금속산화물로부터 금속을 제조하기 위한 전해환원공정 | |
RU2692759C1 (ru) | Свинцово-углеродный металлический композиционный материал для электродов свинцово-кислотных аккумуляторов и способ его синтеза | |
CN105280879A (zh) | 一种二氧化硅/碳复合多孔电极及其制备方法 | |
CN101724898B (zh) | 一种太阳能级多晶硅材料的制备方法 | |
CN115161714B (zh) | 一种熔盐固态脱氧法制取金属钛的方法 | |
KR100684404B1 (ko) | LiCl-Li₂O 용융염계에서 산화물 핵연료의전기화학적 금속전환반응에 사용되는 봉형Fe₃O₄양극의 제조방법 및 이를 이용한 전기 화학적금속전환 셀 | |
CN203644876U (zh) | 一种熔盐电解制备纳米硅碳复合负极材料的装置 | |
KR101336712B1 (ko) | 전해정련법에 의한 고순도 실리콘 나노섬유의 제조방법 | |
CN104831306A (zh) | 超细硅基合金粉体及其电化学制备方法 | |
KR20060135998A (ko) | LiCl-Li₂O 용융염계에서 산화물 핵연료의전기화학적 금속전환반응에 사용되는 봉형Fe₃O₄양극의 제조방법 및 이를 이용한 전기 화학적금속전환 셀 | |
JP2014111801A (ja) | 溶融塩電解によるシリコンの製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20150318 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150320 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20150318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160301 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160427 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160927 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161004 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6025140 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |