CN104854027A - 用于制备SiO的设备与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于制备SiO的设备与方法，其可通过连续收集SiO来降低SiO的制备成本。该用于制备SiO的设备包括反应单元，该反应单元被配置为接收SiO制备材料并通过加热使所接收的材料发生反应来生成SiO气体；以及收集单元，该收集单元被配置为将其内部温度保持为低于该反应单元的内部温度，该收集单元包括位于其内部空间中的旋转部件，其中该收集单元通过将由该反应单元生成的SiO气体经由形成于其至少一侧上的入口导入并使所导入的SiO气体沉积于该旋转部件的表面上来收集SiO沉积物。

Description

用于制备SiO的设备与方法
技术领域
本发明涉及一种用于制备一氧化硅(SiO)的设备与方法，更具体地，涉及一种用于制备SiO的设备与方法，可通过连续地收集SiO来降低SiO的制备成本。
本申请案主张于2013年5月16日在韩国申请的韩国专利申请案No.10-2013-0055884及10-2013-0055894的优先权益，该两案的揭示内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
通常，二次电池指的是可再充电电池，而一次电池则是指非可再充电电池。二次电池广泛用于电子装置，诸如移动电话、笔记本电脑、摄影机、电动车辆等。具体地，近来，锂二次电池具有较镍镉电池或镍氢电池更高的容量，且每单位重量的能量密度很高。因此，锂二次电池被用得越来越多。
该锂二次电池包括电极组合体，其中设置有涂覆有阴极活性材料的阴极板以及涂覆有阳极活性材料的阳极板，并且在两板之间***有分隔器，且该电极组合体连同电解质一起被容装并密封于外部材料中。
阴极活性材料通常采用锂金属氧化物，诸如LiMn2O4或LiCoO2，且阳极活性材料通常采用碳材料。
具体地，在该阳极活性材料的情况中，则在早期使用锂金属，但因为锂具有低的可逆性及低的安全性，故目前广泛使用碳材料。碳材料体积变化小、可逆性优异且性价比较好，但是其容量较锂金属小。
然而，随着锂二次电池被使用地越来越多，越来越需要高电容量的锂二次电池，因而也需要能够取代低容量碳材料的高容量阳极活性材料。为了满足这些需求，许多人尝试使用表现出较碳材料高的充电/放电容量且能够进行电化学合金化的诸如Si及Sn的金属来作为该阳极活性材料。
然而，该金属性阳极活性材料容易因为在充电或收电时的剧烈体积变化而开裂或碎成粉末，因此使用此类金属性阳极活性材料的二次电池会随着充电/放电周期而使容量急剧变差，因而使用周期较短。
因此，为了防止此类问题，近来许多人尝试使用诸如SiO的金属氧化物来作为该阳极活性材料。具体地，SiO可以单独使用或者连同诸如碳材料的其他材料一起使用来作为该阳极活性材料。
然而，为了利用SiO来作为该阳极活性材料，要解决数个问题。代表性的问题有通过缩短SiO的制备时间并实现量产来降低制备成本。然而，截至目前所提出的SiO制备技术对于量产SiO仍具有限制。因此，需发展新的SiO制备技术。
发明内容
技术问题
本发明被设计以解决相关技术的问题，因此，本发明提供一种用于制备SiO的设备与方法，该设备与方法可通过实现连续制备SiO来有效地降低SiO制备成本。
本发明的其他目的及优点可由以下描述了解，且通过本发明的具体实施例而一目了然。此外，应理解，本发明的目的及优点可以通过在所附权利要求及其组合中限定的构思来实施。
技术方案
在本发明的一方面中，提出一种用于制备SiO的设备，该设备包括：反应单元，所述反应单元被配置为接收SiO制备材料并通过加热使所接收的材料反应来生成SiO气体；以及收集单元，所述收集单元被配置为将其内部温度保持为低于所述反应单元的内部温度，所述收集单元包括位于其内部空间中的旋转部件，其中，所述收集单元通过将由所述反应单元生成的SiO气体经由在所述收集单元的至少一侧形成的入口导入并使所导入的SiO气体沉积于所述旋转部件的表面上来收集SiO沉积物。
优选地，所述旋转部件可以包括围绕中心轴旋转的旋转体，经由所述入口导入的气体可以沉积在所述旋转体的表面上。
优选地，所述旋转体可以具有圆柱形且以圆周方向旋转。
优选地，所述旋转部件可以包括带子以及至少一个转轮，经由所述入口导入的气体可以沉积在所述带子的表面上。
优选地，在SiO气体被引入的同时，所述收集单元可以使所述转轮旋转来移动所述带子。
优选地，所述转轮中的至少一个可以在其前侧形式具有圆形。
优选地，所述转轮中的至少一个可以在其前侧形式具有多边形。
优选地，所述转轮中的至少一个可以在其与所述带子接触的表面上具有不平坦性。
更优选地，所述不平坦性可以在所述转轮的旋转方向上形成。
优选地，所述转轮可以包括三个或三个以上个所述旋转部件，且所述带子可以具有三个或三个以上个弯曲部分。
更优选地，所述入口可形成于所述收集单元的上部部分中，且所述旋转部件可以形成为使得所述带子的上部部分的长度方向为水平方向。
优选地，所述收集单元可进一步包括移除单元，所述移除单元用于将SiO沉积物从所述旋转部件的表面分开。
优选地，所述移除部件可以被配置为具有板形状，使得其至少一个边缘与所述旋转部件的表面接触。
优选地，所述移除部件可以是倾斜的，使得其与所述旋转部件的表面接触的末端高于其另一个相对末端。
优选地，所述移除部件可以将气体注射至所述旋转部件的表面。
优选地，所述收集单元可以通过由所述移除部件所注射的气体来控制其内部温度。
优选地，所述收集单元可通过由所述移除部件所注射的气体来冷却所述旋转部件的表面。
优选地，所述移除部件可以使所述旋转部件振动，使得所述SiO沉积物从所述旋转部件的表面容易地分开。
优选地，所述收集单元可将其内部温度保持在200℃至500℃的范围中。
优选地，所述收集单元可以将其内部空间保持在减压状态。
优选地，所述旋转部件的至少一部分可以位于所述入口处。
优选地，所述收集单元可以包括引导管，所述引导管用于将经由所述入口导入的SiO气体引导到所述旋转部件。
优选地，本发明的用于制备SiO的设备可以进一步包括供应单元，所述供应单元被配置为储存SiO制备材料且自动地将所述SiO制备材料供应至所述反应单元。
优选地，所述反应单元可以将所供应的材料加热至1200℃至1500℃的温度。
在本发明的另一方面中，还提供一种用于制备SiO的方法，包括：将SiO制备材料供应至反应单元；通过加热使所接收的材料在所述反应单元中反应，以生成SiO气体；将所生成的SiO气体导入至收集单元，所述收集单元将其内部温度保持为低于所述反应单元的内部温度且所述收集单元包括旋转部件；使所述SiO气体沉积至所述旋转部件的表面，以形成SiO沉积物；以及收集所形成的SiO沉积物。
优选地，所述旋转部件可以包括围绕中心轴旋转的旋转体，且在SiO沉积物形成步骤中，经由所述入口导入的气体可以沉积到所述旋转体的表面上。
优选地，所述旋转体可以具有圆柱形且以圆周方向旋转。
优选地，所述旋转部件可以包括带子及至少一个转轮，且在SiO沉积物形成步骤中，所述SiO气体可以沉积到所述带子的表面上。
优选地，可以在所述带子移动的同时随着所述转轮的旋转来执行所述SiO气体导入步骤。
优选地，所述收集步骤可包括将SiO沉积物从所述旋转部件的表面分开的操作。
优选地，可以通过使具有板形状的移除部件的至少一个边缘与所述旋转部件的表面接触来分开所述SiO沉积物。
优选地，可以通过将气体注射至所述旋转部件的表面来分开所述SiO沉积物。
优选地，可以通过使所述旋转部件振动来分开所述SiO沉积物。
优选地，可以在200℃至500℃的温度条件下执行所述SiO沉积物形成步骤。
优选地，可以在减压状态下执行所述SiO沉积物形成步骤。
优选地，在所述SiO气体生成步骤中，所供应的材料被加热到1200℃至1500℃的温度且进入反应以生成SiO气体。
有益效果
根据本发明，因为SiO气体被固化同时被沉积至所述旋转部件的表面，所以可以连续地制备SiO，并且可以在此过程中收集SiO。
因此，根据本发明，可以缩短SiO制备时间，降低SiO制备成本并实现量产SiO。因此，由于SiO的单位成本降低并且可以充分供应SiO，所以SiO可以稳定地应用于许多领域中。具体地，SiO可以用作二次电池等的阳极活性材料，且在此情况中，可缩短制备时间并降低二次电池的成本。
此外，在本发明的一方面中，SiO可通过移除部件从所述旋转体的表面容易地分开。因此，可以改善SiO制备速度。
另外，在该方面中，所述移除部件可以在固定位置将SiO从所述旋转体的表面分开。因此，在该情况下，可以防止所述设备或方法由于用于移动所述移除部件的任何组件而变得复杂，可以迅速地分离并收集SiO。
此外，在本发明的一方面中，因为在带子被转轮弯曲的部分上有张力施加给带子，所以可以容易地分离黏附到带子上的SiO。
此外，如果进一步提供所述移除部件，则可以更容易地将SiO从带式运送机的表面分离。因此，在此实施例中，可以改善SiO制备速度。
另外，在此实施例中，所述移除部件可以在固定位置将SiO从带式运送机的表面分开。因此，在此情况下，可以防止所述设备或方法因为用于移动带式运送机的任何组件而变复杂，并且可以快速地分离并收集SiO。
附图说明
附图说明本发明揭示内容及优选实施例，连同前文揭示内容，用以提供对本发明揭示内容的技术精神的进一步了解。然而，本发明揭示内容不能解释为受限于附图。
图1是示意性地示出根据本发明实施例的用于制备SiO的设备的功能性配置的方框图。
图2是示意性地示出根据本发明第一方面的用于制备SiO的设备的剖面图。
图3是示意性地示出根据本发明实施例的移除部件及旋转部件的透视图。
图4是示意性地示出根据本发明另一实施例的移除部件及旋转部件的透视图。
图5是示意性地示出根据本发明另一实施例的移除部件及旋转部件的透视图。
图6是示意性地示出根据本发明另一实施例的收集单元的剖面图。
图7是示意性地示出根据本发明的第二方面的用于制备SiO的设备的剖面图。
图8是示意性地示出根据本发明的另一实施例的收集单元的正视图。
图9是示意性地示出图8配置中的位于下部的转轮及与该转轮接触的带子的透视图。
图10是示意性地示出根据本发明另一实施例的收集单元的正视图。
图11是示意性地示出图10配置中的位于下部的转轮及与该转轮接触的带子的透视图。
图12是示意性地示出根据本发明另一实施例的收集单元的正视图。
图13是示意性地示出图12配置中的位于下部的转轮、带子及移除部件的透视图。
图14是示意性地示出根据本发明另一实施例的移除部件的透视图。
图15是示意性地示出根据本发明另一实施例的收集单元的剖面图。
图16是示意性地示出根据本发明另一实施例的收集单元的剖面图。
图17是用于说明根据本发明实施例的用于制备SiO的方法的示意流程图。
具体实施方式
下文将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在描述之前，应理解，说明书及所附权利要求书中所使用的术语皆不应视为受限于通用含义及词典含义，而应本着允许发明人恰当定义术语以便给出最佳解释的原则，基于与本发明技术方面对应的含义和概念来加以理解。
因此，本文给出的描述仅是出于说明目的而提供的优选实例，无意限制本发明范围，因此，应当理解为可以在不偏离本发明精神范围的前提下对其做出各种等效替代和修改。
图l是示意性地示出根据本发明实施例的用于制备SiO的设备的功能性配置的方框图。此外，图2是示意性地示出根据本发明第一方面的用于制备SiO的设备的剖面图。
参见图l及图2，根据本发明的用于制备SiO的设备包括反应单元100及收集单元200。
反应单元100中具有空的空间，SiO制备材料被供应至反应单元100的内部空间。此处，SiO制备材料S是用于制备SiO的材料并且可以包括两种或两种以上的物质。例如，反应单元100可以包括作为SiO制备材料S的二氧化硅(SiO2)以及用于将二氧化硅还原成一氧化硅的材料。此处，用于还原二氧化硅的材料可以包括含硅物质或含碳物质。然而，在本发明中，SiO制备材料S可以另外包括各种物质。
其中，反应单元100可以接收粉末形式的SiO制备材料S。例如，反应单元100可以接收二氧化硅粉末及硅粉末来作为SiO制备材料S。然而，本发明不受限于供应至反应单元100的此类特定SiO制备材料S，且该SiO制备材料S也可以以除粉末以外的任何其他形式来供应。
反应单元100使所供应的SiO制备材料S进入反应，以生成SiO(一氧化硅)气体。换句话说，反应单元100允许SiO制备材料S彼此反应以实现化学合成，且也允许经由此化学反应来生成SiO气体。
为此，反应单元100可以提供适当的条件以使SiO制备材料相互反应。
具体地，反应单元100可将材料加热，使得该等材料可以活化地彼此反应。为此，反应单元100可以包括用于加热材料的加热器。优选地，反应单元100可以通过该加热器使得内部空间的温度保持在1200℃至1500℃的范围内。在此温度范围中，可以尤其改善二氧化硅粉末及硅粉末的反应性，促进SiO气体的生成。
此外，反应单元100可以将内部空间保持在惰性气体氛围中或真空氛围中，以实现材料间的良好的反应。
另外，为了增强材料间的反应性，反应单元100可以具有混合所供应的材料的功能。例如，反应单元100可以分别接收二氧化硅粉末及硅粉末，随后搅拌该二氧化硅粉末及该硅粉末以使其彼此混合。此外，反应单元100还可以接收混合有二氧化硅粉末及硅粉末的混合粉末。
如果如前所述反应单元100在惰性气体氛围或真空氛围中加热所混合的材料，那么所混合的材料可以彼此反应并形成SiO气体，即气态的SiO。此外，所形成的SiO气体可以移动通过如图2中箭头a所示的在反应单元100中设置的通道并被导入至收集单元200。
收集单元200内部形成有内部空间，而入口I形成在内部空间的至少一侧处。因此，在反应单元100中生成的SiO气体可以经由入口I被导入至收集单元200的内部空间。此外，收集单元200可以将被导入到内部空间内的SiO气体固化以形成SiO固体。
具体地，在本发明中，收集单元200包括在内部空间中的旋转部件210。旋转部件210被配置为能够在收集单元200的内部空间中旋转。
优选地，旋转部件210可以包括旋转体211，旋转体211围绕中心轴O1旋转，如图2所示。具体地，旋转部件210可以配置有单个旋转体211，并且在此情况中，旋转体211可以作为旋转部件210。
优选地，旋转体210可以具有圆柱形。在此情况下，旋转体211可以被配置为围绕中心轴O1以圆周方向旋转，如图2中的箭头b1所示。
如前文所述，收集单元200在其内部空间中包括旋转部件210，即旋转体211，被导入到收集单元200内的SiO气体可以沉积到旋转体211的表面上并固化，从而将其状态改变为SiO沉积物。
为了允许SiO气体容易地沉积至旋转体211的表面上并固化，收集单元200可以将其内部温度保持为低于反应单元100的内部温度。
例如，收集单元200可将其内部温度保持在200℃至500℃的范围中。在此温度范围中，SiO气体可以被更好地冷却，因此SiO气体可以更有效地沉积并固化在旋转体211的表面上。在此情况下，收集单元200可控制其内部空间以使之具有200℃至500℃的温度，或控制旋转体211以使之具有200℃至500℃的表面温度。
如上所述，沉积到旋转部件210即旋转体211表面并固化的SiO可以随着旋转体211的旋转而掉落到旋转体211之下。换句话说，存在于旋转体211的表面的固态SiO即SiO沉积物，可以在旋转体211旋转时受到离心力和重力的作用而从旋转体211的表面落下并被收集。因此，收集单元200可以以此方式收集SiO沉积物。
优选地，收集单元200可以进一步包括移除部件220，如图2所示。
移除部件220用于将SiO沉积物从旋转体211的表面分离。
图3是示意性地示出根据本发明实施例的移除部件220及旋转体211的透视图。
如图3所示，移除部件220可以被配置为具有板形状。此外，具有板形状的移除部件220可以被配置为使得其至少一个边缘与旋转体211的表面接触。
在此实施例中，存在于旋转体211表面上的SiO沉积物可以通过移除部件220而更容易地从旋转体211的表面分开。具体地，旋转体211可以以圆周方向旋转，并且只要移除部件220被固定为在特定位置与旋转体211的表面接触，移除部件220可以刮除存在于或黏着于旋转体211表面的SiO沉积物。
在此情况下，移除部件220的与旋转体211表面接触的边缘可以具有能覆盖旋转体211整体宽度的长度。换句话说，移除部件220的边缘可以具有与旋转体211宽度相似或比旋转体211宽度大的长度。
在此实施例中，即使移除部件220固定于特定位置，黏着于旋转体211整个表面的SiO沉积物仍然可以脱落。换句话说，如果移除部件220被配置为如图3所示使得在固定位置其边缘部分地接触旋转体211的表面，即使移除部件220不会沿着旋转体211的表面移动，移除部件220仍然可以在旋转体211以圆周方向旋转时刮除黏着于旋转体211整体表面的SiO沉积物。
更优选地，移除部件220可以是倾斜的，使得其与旋转部件211的表面接触的末端高于其另一个相对末端。例如，如果移除部件220的右端接触旋转体211的表面，如图2所示，则移除部件220可以是倾斜的，使得其右端高于左端。
在此实施例中，通过移除部件220刮起的SiO沉积物不会堆积于移除部件220上，而是轻易地落下。换句话说，在图2的配置中，由移除部件220的右端刮起的SiO沉积物放置于移除部件220的右端，但是因为移除部件220的顶部表面是倾斜的，使得其左端低于右端，被置于右端的SiO沉积物向着左端移动，最后从移除部件220掉出。因此，SiO沉积物可以被自动收集到收集单元200的下端，因此SiO沉积物可以通过收集单元200来更容易地收集。
同时，图2及图3中所图示的移除部件220的位置仅是一个实例，移除部件220可以设置在可以刮起存在于旋转体211表面的SiO沉积物的各种位置。
图4是示意性地示出根据本发明的另一实施例的移除部件220及旋转体211的透视图。
参见图4，移除部件220可以具有在宽度方向上较旋转体211长度短的长度。在此情况下，移除部件220可以在旋转体211的宽度方向上移动，如箭号c所示。换句话说，相对于在圆周方向(在b1方向上)旋转的旋转体211，移除部件220可以在其一个边缘接触旋转体211的表面的状态下以左右方向(c方向)移动，同时刮除黏着于旋转体211的表面的SiO沉积物。
在此实施例中，即使旋转体211并未设计为具有与移除部件220的宽度对应的大尺寸，但是仍然可以使黏着于旋转体211整个表面的SiO沉积物脱落。
图5是示意性地示出根据本发明另一实施例的移除部件220及旋转体211的透视图。
参见图5，移除部件220可以经实施以将气体注射至旋转体211的表面。换句话说，移除部件220可以包括至少一个注射喷嘴221并经由注射喷嘴221来注射气体，使得存在于旋转体211表面的SiO沉积物可以通过所注射气体的压力从旋转体211的表面分离。
因此，移除部件220可以通过高压注射气体，使得黏着于旋转体211的表面的SiO沉积物可以容易地脱落。
此处，移除部件220可以注射惰性气体，使得SiO沉积物或SiO气体不会因为所注射的气体而组合成或转化成另一种形式。
同时，关于气体注射方式，移除部件220也可以被配置为固定于特定位置或者可以在旋转体211的宽度方向上移动。
优选地，收集单元200可以通过使用由移除部件220所注射的气体来控制其内部温度。换句话说，收集单元200可以经由移除部件220来注射气体，使得SiO沉积物从旋转体211的表面分开，也将其内部温度控制在适当温度。
例如，收集单元200可以通过移除部件220注射冷却气体将其内部温度保持在适当的温度，例如在200℃至500℃的范围中。在此情况下，若其内部温度降至该适当温度以下，则收集单元200降低所注射气体的量或升高所注射气体的温度，使得其内部温度不会降至该适当温度以下。相反地，若其内部温度升至该适当温度以上，则收集单元200可以增加所注射气体的量或降低所注射气体的温度，使得其内部温度不会升至该适当温度以上。
在此实施例中，通过借助移除部件220注射冷却气体，收集单元200可以容易地将SiO沉积物从旋转体211的表面分开，也可以将其内部温度保持在适当温度，例如能够使SiO容易地沉积并固化的温度。
更优选地，收集单元200可以通过使用由移除部件220所注射的气体来冷却旋转体211的表面。换句话说，收集单元200可以将冷却气体注射至旋转体211的表面，使得旋转体211的表面冷却。在此情况下，因为旋转体211的表面温度被保持为较收集单元200的其他区域低，所以SiO可以更容易地沉积至旋转体211的表面。因此，在此实施例中，可以进一步改善SiO收集速率。
更优选地，移除部件220可以被配置为使旋转体211即旋转部件210振动。
在本发明的此实施例中，旋转部件210可以通过移除部件220来振动，而旋转部件210的振动可以使SiO沉积物从旋转部件210的表面脱落。
在此情况下，为了促进SiO沉积物的分离并改善分离速度，在用于使旋转部件210振动的组件以外，移除部件220可以还包括用以刮削旋转部件210表面的组件，如图2至图5所示。
同时，如图2所示，旋转体211可以位于收集单元200中的用于导入SiO气体的入口I处。在本发明中，SiO气体沉积在旋转体211的表面并固化，因此，如果旋转体211位于导入SiO气体的一侧，会更有利于SiO沉积。因此，旋转体211可以位于收集单元200的入口处。此处，如果旋转体211位于收集单元200的入口I处，那就意味着在该收集单元的内部空间中在入口I与旋转体211之间不存在其他物件。具体地，在经由入口导入流体的流动方向中，在入口I与旋转体211之间的直线路径中不存在其他物件。在此情况下，经由该入口导入的SiO气体可以首先直接接触旋转体211，而不会受到其他物件的干扰。
图6是示意性地示出根据本发明另一实施例的收集单元200的剖面图。
参见图6，收集单元200可以还包括引导管230。
此处，引导管230的一端可以连接至收集单元200的入口I，而另一端可以延伸至旋转部件210即旋转体211附近。因此，收集单元200可以容易地将经由该入口导入的SiO气体引导到旋转体211。为此，在此实施例中，因为被导入到收集单元200的SiO气体可以被整体直接引导到旋转体211的表面上，所以SiO气体可以容易地沉积到旋转体211的表面上，从而可以进一步改善SiO沉积物的收集速率。
优选地，收集单元200可将其内部空间保持在减压状态以促进SiO气体的沉积及固化。此处，该减压状态指的是内部压力低于常压的状态，包括真空状态。为此，收集单元200可以包括至少一个真空泵及阀。
同时，根据本发明的用于制备SiO的设备可以还包括供应单元300，如图l所示。
供应单元300储存制备SiO所需材料，并将这些材料供应至反应单元100。例如，供应单元300可以储存二氧化硅粉末及硅粉末来作为SiO制备材料，并将这些材料供应至反应单元100的内部空间。此时，供应单元300可以将这些材料粉末以适当的比例混合并将该混合粉末供应至反应单元100。
如果用于制备SiO的设备如前文所述包括供应单元300，那么SiO制备材料可以自动地供应至反应单元100，实现连续并快速地制备SiO。
图7是示意性地示出根据本发明第二方面的用于制备SiO的设备的剖面图。
参见图1及图7，根据本发明的用于制备SiO的设备包括反应单元100及收集单元200。
反应单元100中具有空的空间，并且SiO制备材料S被提供至反应单元100的内部空间。关于反应单元100，同样可适用关于图2所说明的实施例的相关描述，因此此处不详细描述反应单元100。
反应单元100使所供应的SiO制备材料S进入反应，以生成SiO气体。为此，反应单元100可以提供适宜的条件来使SiO制备材料彼此反应。具体地，反应单元100可以将材料加热，使得这些材料可以活化地彼此反应。因此，反应单元100可以包括用于加热材料的加热器。
此外，反应单元100可使其内部空间保持在惰性气体氛围中或真空氛围中，以使材料间有良好的反应。
另外，为了增强材料间的反应性，反应单元100可以具有混合所供应的材料的功能。
如果反应单元100如前所述在惰性气体氛围或真空氛围中加热这些所混合的材料，那么这些所混合的材料可以彼此反应并生成SiO气体，即气态的SiO。此外，所形成的SiO气体可以移动通过在反应单元100中设置的通道(如图7中的箭头所示)并被引导至收集单元200。
收集单元200内部形成有内部空间，并且入口I至少形成在该内部空间的一侧上。因此，在反应单元100中生成的SiO气体可以经由入口I导入至收集单元200的内部空间。此外，收集单元200可以将被导入内部空间内的SiO气体固化以形成SiO固体。
具体地，在本发明的实施例中，收集单元200内部空间中包括旋转部件210，而旋转部件210被配置成在该内部空间中的带式运送机形式，如图7所示。
此处，旋转部件210包括围绕中心轴O2以圆周方向旋转的转轮213以及与转轮213的外周接触并随着转轮213的旋转在长度方向移动的带子212。例如，参见图7，旋转部件210可以包括多个转轮213，并且如果转轮213在b2方向移动，那么与转轮213表面接触的带子212可以在方向c上移动。此时，转轮213可以连接至电动机等的转轴，以接收驱动力。该驱动力可以同时供应给多个转轮213或者仅供应给多个转轮213中的一部分转轮。
如前文所述，收集单元200在其内部空间中包括旋转部件210，被导入收集单元200的SiO气体被沉积在旋转部件210的表面并固化，具体是带子212的表面上，从而使其状态改变成SiO沉积物。
为了允许SiO气体容易地沉积至带子212的表面上并固化，收集单元200可以将其内部温度保持为低于反应单元100的内部温度。
例如，收集单元200可以将其内部温度保持在200℃至500℃的范围中。在此温度范围中，SiO气体可以被更好地冷却，因此SiO气体可以更有效地沉积并固化在带子212的表面上。在此情况下，收集单元200可以控制其内部空间以使之具有200℃至500℃的温度或控制带子212以使之具有200℃至500℃的表面温度。
如前文所述沉积于带子212的表面并固化的SiO可随着旋转部件210的旋转而掉落到旋转部件210以下。
首先，当带子212垂直于地面或与地面倾斜成一个预定角度时，存在于带子212的表面的固态SiO即SiO沉积物可以在重力作用下从带子212的表面落下。
另外，存在于带子212的表面的SiO沉积物可以因为在带子212与转轮213接触的部分(如d所示)施加给带子212的张力而从带子212落下。换句话说，当转轮213旋转时，带子212在其部分地与转轮213接触的同时移动，带子212的与转轮213接触的部分可以被拉紧。此外，当如前文所述拉动带子212时，存在于带子212表面的SiO沉积物具体地是在带子212的表面固化的SiO沉积物可以从带子212落下并被收集。
因此，收集单元200可以以此方式收集SiO沉积物。
优选地，收集单元200可在导入SiO气体的同时借着转轮213的旋转移动带子212。在此情况下，该SiO气体在入口I处沉积在带子212表面且在移动期间逐渐固化，因此当到达标示为d的与转轮213接触的位置时，该SiO气体能够以SiO沉积物形式与带子212分开。此外，SiO气体也可以再次沉积于与SiO沉积物分开的带子212的表面。因此，在此实施例中，SiO可连续重复地沉积、固化并分开，有利于连续生产SiO，因此有效地缩短制备SiO所需时间。
同时，旋转部件210中的转轮213的至少一个可具有圆形前侧形式，如图7所示。此情况下，该前侧意指不与带子212接触的表面(或部分)。例如，该转轮213可以具有圆柱形，在此情况下，转轮213的前侧形式具有圆形。此外，带子212可与转轮213的侧面接触。在此实施例中，转轮213可与带子212的内表面平面接触，因此可将张力规则地施加至转轮213。因此，SiO沉积物可以容易地与带子212的整个表面分开，且SiO沉积物不会因为有未施加张力的部分而部分地残留于带子212的表面上。
然而，本发明揭示内容不受限于此实施例，且转轮213也可以具有另一种形状。具体地，在旋转部件210中包括的转轮213的至少一个的前侧形式可以具有多边形。
图8为示意显示本发明揭示内容的另一实施例的收集单元200的正视图。此外，图9为示意显示圆8配置中位于下部的转轮213及与该转轮接触的带子212的透视图。然而，为简便计，带子212在图9中以透明形式显示。
参照图8及图9，在旋转部件210中所包括的转轮213的至少一个可以具有矩形前侧形式。也就是说，转轮213可具有方柱形。在此配置中，如图中e所示，在转轮213边缘接触带子212的部分处将较大的张力施加给带子212，可以使带子212拉得更紧。因此，在此实施例中，可以轻易地将黏着于带子212的SiO沉积物，尤其是更紧地黏着于带子212的SiO沉积物，分开。
再者，旋转部件210可以包括两个转轮213，且两个转轮213在收集单元200中可以分别设置在上部和下部。在此情况下，如图8所示，两个转轮213中的一个可以具有圆柱形，而另一个转轮213可以具有方柱形。在此实施例中，因为该两个转轮213具有不同形状，当带子212与具有圆柱形的转轮213接触时，张力被规则地施加给整个带子212，而当带子212与具有方柱形的转轮213接触时，可以在带子212的特定部分施加较大张力。因此，存在于带子212表面的SiO沉积物可以有效地与带子212分开。
具体地，如果一个转轮213具有如前文所述的方柱形，则该具有方柱形的转轮213可以设置在下部。在此情况下，当带子212与位于下部的转轮213接触时，被施加较大张力，因此，当带子212与位于下部的转轮213接触时，存在于带子212表面的SiO沉积物与带子212更好地分开。在此实施例中，因为存在于带子212表面的SiO沉积物可以直接落到旋转部件210下方，所以SiO沉积物可以更有效地与带子212分开并被收集。
同时，即使图8及图9描述至少一个转轮213具有方柱形，但是转轮213的前侧形式仍可具有各种多边形，例如三角柱状、五角柱状、六角柱状等等，以此类推。
优选地，可以在至少一个转轮213的与带子212接触的表面上形成不平坦性(unevenness)。
图10为示意显示本发明揭示内容的另一实施例的收集单元200的正视图。此外，图11为示意显示图10配置中位于下部的转轮213及与该转轮接触的带子212的透视图。然而，为简便，带子212在图11中以透明形式显示。
参照图10及图11，可以在旋转部件210中的至少一个转轮213的与带子212接触的表面上形成不平坦性。例如，如图所示，当转轮213具有前表面和后表面均为圆形的圆柱形时，带子212接触转轮213的一侧，且可通过在转轮213的该侧形成隆突部分P来制备不平坦性。
在此实施例中，可在带子212的形成不平坦性的部分，具体来说形成隆突部分P的部分，施加较强的张力，因此，位于或附着于带子212上的SiO沉积物可有效地从带子212落下。
更优选地，该不平坦性可以在转轮213的旋转方向上形成。例如，如图11所示，该不平坦性可沿着圆柱形转轮213的圆周方向将隆突部分P以预定间隔设置来制备。此外，隆突部分P可沿着转轮213侧向加长。在此实施例中，当带子212沿长度方向移动时，隆突部分P或凹陷部分同等地设置于宽度方向，因此，可以给带子212的整个宽度规则地施加张力。因此，能够防止张力不当地被施加到带子212整体宽度的某一部分以至于SiO沉积物残留。
优选地，收集单元200可以进一步包括移除部件。该移除部件是可以将SiO沉积物与带子212的表面分开的组件。
图12为示意显示本发明揭示内容的另一具体实施例的收集单元200的正视图。此外，图13为示意显示图12配置中位于下部的转轮213、带子212及移除部件220的透视图。
参照图12及图13，移除部件220可具有板形状。此外，具有板形状的移除部件220可以被配置为使得其至少一个边缘与带子212的表面接触。
在此实施例中，存在于带子212表面上的SiO沉积物可以通过移除部件220而更容易地与带子212的表面分开。具体地，带子212可以沿长度方向旋转，移除部件220可以移除存在于或黏着于带子212表面的SiO沉积物，只要移除部件220固定为在特定位置与带子212表面接触。而且，即使SiO沉积物不是直接通过移除部件220移除，但是，如果通过移除部件220将压力施加于带子212表面处的SiO沉积物，则当通过转轮213拉引带子212时，可以更容易地分开SiO沉积物。
更优选地，移除部件220与带子212表面接触的边缘可以具有能覆盖带子212整体宽度的长度。换句话说，移除部件220的边缘可以具有相似于或大于带子212宽度的长度。
在此实施例中，即使移除部件220固定于特定位置，黏着于该带子212的整体表面的SiO沉积物仍可能脱落。换句话说，如果移除部件220被配置为使得其边缘在固定位置与带子212的表面部分地接触，如图12和图13所示，则即使移除部件220不在宽度方向上移动，但是随着带子212的移动，移除部件220可以将黏着于带子212整体表面的SiO沉积物脱落。
同时，移除部件220可以具有在宽度方向上较带子212长度短的长度。在此情况下，移除部件220可以在沿带子212宽度方向移动的同时将SiO沉积物与带子212整个宽度分开。
图14为示意显示本发明揭示内容的另一具体实施例的移除部件220的透视图。
参见图14，移除部件220可以经执行以将气体注射至带子212的表面。在此情况下，移除部件220可包括至少一个注射喷嘴221且经由该注射喷嘴221注射气体，使得存在于带子212表面的SiO沉积物可以通过注射气体的压力与带子212表面分开。
因此，移除部件220可以在高压下注射气体，使得黏着于带子212表面的SiO沉积物可以容易地脱落。
在此情况下，移除部件220可以注射惰性气体，使得SiO沉积物或SiO气体不会因为所注射的气体而组合成或转化成另一种形式。
同时，至于气体注射方式，移除部件220也可被配置为固定于特定位置或可以在带子212的宽度方向上移动。
优选地，收集单元200可以通过使用移除部件220所注射的气体来控制内部温度。换句话说，收集单元200可以经由移除部件220来注射气体，使得SiO沉积物与带子212的表面分开，并且将内部温度控制在适当的温度。
例如，收集单元200可以通过移除部件220注射冷却气体来将内部温度保持在适当的温度，例如在200℃至500℃的范围中。在此情况下，如果内部温度降低至适当的温度以下，则收集单元200减少注射气体的量或升高注射气体的温度，使得内部温度不会降至适当的温度以下。相反地，如果内部温度升高至适当的温度以上，则收集单元200可以增加注射气体的量或降低注射气体的温度，使得内部温度不会升至适当的温度以上。
在此实施例中，通过以移除部件220注射冷却气体，收集单元200可以容易地将SiO沉积物与带子212表面分开，并将内部温度保持在适当温度，例如SiO可以容易地沉积且固化的温度。
更优选地，收集单元200可以通过使用移除部件220所注射的气体来冷却带子212的表面。换句话说，收集单元200可以将冷却气体注射至带子212表面，使得带子212表面冷却。在此情况下，因为带子212的表面温度被保持得较收集单元200的其他区域低，所以SiO可以更容易地沉积至带子212表面。因此，在此实施例中，可以进一步改善SiO收集速率。
优选地，移除部件220可以被配置为振动带子212及/或转轮213。
在本发明揭示内容的此实施例中，旋转部件210，即带子212及/或转轮213，可以通过移除部件220来振动，带子212及/或转轮213的振动可以将SiO沉积物从带子212的表面脱落。
在此情况下，为了促进SiO沉积物的分离并改善分离速度，在用于振动带子212及/或转轮213的组件以外，移除部件220可以进一步包括用以刮削带子212表面的组件，如图12至图14所示。
同时，如各种图示显示，旋转部件210可以至少部分地位于收集单元200中的入口处。在本发明揭示内容中，SiO气体沉积于旋转体211的表面并固化，因此，如果带子212位于导入SiO气体的侧面，则更有利于SiO沉积。因此，旋转部件210可以至少部分地位于收集单元200的入口处。
图15为示意显示本发明揭示内容的另一具体实施例的收集单元200的剖面图。
参照图15，收集单元200可以进一步包括引导管230。
在此情况下，引导管230的一端可以连接至收集单元200的入口，而另一端可延伸为靠近旋转部件210。因此，收集单元200可以容易地将经由该入口导入的SiO气体引导至旋转部件210的带子212的表面。因此，在此实施例中，因为能够将导入收集单元200的SiO气体整体直接引导至带子212的表面，所以SiO气体可以容易地沉积于带子212表面，可以进一步改善SiO沉积物的收集速率。
优选地，收集单元200可以将内部空间保持于减压状态以促进SiO气体的沉积及固化。在此情况下，该减压状态意指内压低于常压的状态，包括真空状态。因此，收集单元200可以包括至少一个真空泵及阀。
同时，即使在各种附图中说明旋转部件210包括两个转轮213，但是旋转部件210还可以包括三个或三个以上个转轮213。
图16为示意显示本发明揭示内容的另一实施例的收集单元200的剖面图。
参见图16，收集单元200可以包括具有三个或三个以上个转轮213的带式运送机即旋转部件210。在此情况下，转轮213可以在带子212的长度方向上以预定间隔设置。此外，带子212可以具有由各转轮212形成的弯曲部分。例如，如果旋转部件210包括三个转轮213，如图16所示，带子212可以具有三个弯曲部分，这三个弯曲部分在长度方向上构成一个三角形。在此实施例中，因为带子212形成许多弯曲部分，所以可以通过这些弯曲部分更容易地分开SiO沉积物，得以更容易地收集SiO沉积物。
更优选地，带子212包括三个或三个以上个弯曲部分，带子212可以水平设置于收集单元200的入口I处。具体地，如图16所示，入口I可以位于收集单元200的上部部分，使得导入收集单元200的SiO气体自该上部部分向下移动。此时，旋转部件210可以被设置为使得带子212的上部部分的长度方向，即带子212相对于位于入口I的部分的长度方向，为水平方向。换句话说，如果入口I位于该收集单元200的上部部分中，则可以将带子212及转轮213设置为使得带子212的长度方向具有倒三角形，在此情况下，位于上部部分中的三角形的边(线)可以在入口I处水平设置。在此情况下，该SiO气体可以在垂直于带子212长度方向的方向上在入口I处被引入。在此实施例中，因为经由入口I导入的SiO气体向下移动且沉积于水平放置的带子212上，所以SiO气体可更容易地沉积于带子212上。
同时，在包括三个或三个以上个转轮213的实施例中，转轮213可设置成各种形式，并不限于前述内容。此外，转轮213中的至少一部分可以具有圆形或多边形形状，并且可在其与带子212接触的表面上形成不平坦性。而且，在旋转部件210包括三个或三个以上个转轮213的实施例中，收集单元200可以进一步包括移除部件220。
更优选地，根据本发明的用于制备SiO的设备可以进一步包括供应单元300，如图1所示。
供应单元300储存制备SiO所需材料并将这些材料供应至反应单元100。例如，供应单元300可以储存作为制备SiO材料的二氧化硅粉末及硅粉末并将这些材料供应至反应单元100的内部空间。此时，供应单元300可以将这些材料以适当的比例混合并将混合粉末供应至反应单元100。
如果用于制备SiO的设备如前文所述包括供应单元300，则该制备SiO的材料可以自动供应至反应单元100，从而实现更连续且快速地制备SiO。
下文中，描述一种根据本发明揭示内容用于制备SiO的方法。
图17为用以说明本发明揭示内容的实施例的用于制备SiO的方法的示意流程图。图17中，每一操作都可以如前文所述通过用于制备SiO的设备的每个组件来进行。
在根据本发明揭示内容的用于制备SiO的方法中，首先，将制备SiO的材料供应至反应单元100(S110)，在此情况下，供应至反应单元100的制备SiO的材料可以包括二氧化硅粉末及硅粉末，但本发明揭示内容不受限于这些种类或形式。
如果将制备SiO的材料供应至反应单元100，如前文所述，则反应单元100将所供应的材料加热且使该材料进入反应而生成SiO气体(S120)。在此情况下，步骤S120可以在1200℃至1500℃温度条件下执行。接着，将所生成的SiO气体导入至收集单元200(S130)。此时，收集单元200保持其内部温度低于反应单元100的内部温度且在其内部空间中包括旋转部件210(即围绕中心轴旋转的旋转体211)及/或由带子212和转轮213组成的带式运送机。
在收集单元200中，SiO气体沉积在旋转部件210表面上，即沉积在旋转体211的表面或带子212的表面上，以形成SiO沉积物(S140)。收集如上所述形成的SiO沉积物(S150)。
优选地，可以伴随旋转部件210的操作来执行步骤S130，例如在旋转体211旋转或带子212通过转轮213移动的同时执行步骤S130。
优选地，在步骤S130中，旋转体211可以具有圆柱形并且以圆周方向旋转。
优选地，步骤S150可以包括用于将SiO沉积物与旋转体211或带子212的表面分开的操作。在此情况下，可以通过使具有板形状的移除部件220的至少一个边缘与旋转体211的表面或带子212的表面接触来分开SiO沉积物。在其他情况中，也可以通过将气体注射至旋转体211或带子212的表面来分开SiO沉积物。
优选地，在步骤S150中，可以通过振动旋转部件210来使SiO沉积物从旋转体211或带子212的表面脱落。
优选地，步骤S140可以在收集单元200具有200℃至500℃的内部温度的温度条件下执行。
上文已经详细描述了本发明，但是，应当理解，给出的仅是用于指示本发明优选实施例的详细描述和特定实例，因为在本发明精神范围内的各种改变和修改通过说明书对于本领域技术人员一目了然。
同时，在文中出现的上、下、左、右方向词仅是为了便于描述，这些表示方向的词语可以随着观察者的位置或观察对象的布置而改变。

Claims (24)

1.一种用于制备SiO的设备，包括：
反应单元，所述反应单元被配置为接收SiO制备材料并通过加热使所接收的材料发生反应来生成SiO气体；以及
收集单元，所述收集单元被配置为将其内部温度保持为低于所述反应单元的内部温度，所述收集单元包括位于其内部空间中的旋转部件，
其中，所述收集单元通过将由所述反应单元生成的SiO气体经由在所述收集单元的至少一侧形成的入口导入并使所导入的SiO气体沉积在所述旋转部件的表面上来收集SiO沉积物。
2.如权利要求1所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述旋转部件包括围绕中心轴旋转的旋转体，且经由所述入口导入的所述气体被沉积在所述旋转体的表面上。
3.如权利要求2所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述旋转体具有圆柱形，且以圆周方向旋转。
4.如权利要求1所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述旋转部件包括带子以及至少一个转轮，且经由所述入口导入的所述气体被沉积在所述带子的表面上。
5.如权利要求4所述的用于制备SiO的设备，
其中，在所述SiO气体被导入的同时，所述收集单元使所述转轮旋转来移动所述带子。
6.如权利要求4所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述转轮中的至少一个转轮在其前侧形式中具有圆形或多边形的形状。
7.如权利要求4所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述转轮中的至少一个转轮在其与所述带子接触的表面上具有不平坦性。
8.如权利要求7所述的用于制备SiO的设备，
其中，在所述转轮的旋转方向中形成所述不平坦性。
9.如权利要求4所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述转轮包括三个或三个以上个所述旋转部件，并且所述带子具有三个或三个以上个弯曲部分。
10.如权利要求9所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述入口形成于所述收集单元的上部部分中，并且
其中，所述旋转部件被形成为使得所述带子的上部部分的长度方向为水平方向。
11.如权利要求1所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述收集单元还包括移除部件，所述移除部件用于将所述SiO沉积物从所述旋转部件的表面分开。
12.如权利要求11所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述移除部件被配置为具有板形状，使得所述移除部件的至少一个边缘接触所述旋转部件的表面。
13.如权利要求12所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述移除部件是倾斜的，使得所述移除部件的与所述旋转部件的表面接触的末端高于所述移除部件的另一相对末端。
14.如权利要求11所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述移除部件将气体注射至所述旋转部件的表面上。
15.如权利要求14所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述收集单元通过由所述移除部件所注射的气体来控制其内部温度。
16.如权利要求15所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述收集单元通过由所述移除部件所注射的气体来冷却所述旋转部件的表面。
17.如权利要求11所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述移除部件使所述旋转部件振动。
18.如权利要求1所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述收集单元将其内部温度保持在200℃至500℃的范围中。
19.如权利要求1所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述收集单元将其内部空间保持在减压状态。
20.如权利要求1所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述旋转部件的至少一部分位于所述入口处。
21.如权利要求1所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述收集单元包括引导管，所述引导管用于将经由所述入口导入的SiO气体引导到所述旋转部件。
22.如权利要求1所述的用于制备SiO的设备，还包括供应单元，所述供应单元被配置为储存SiO制备材料，并且自动地将所述SiO制备材料供应至所述反应单元。
23.如权利要求1所述的用于制备SiO的设备，
其中，所述反应单元将所供应的材料加热至1200℃至1500℃的温度。
24.一种用于制备SiO的方法，包括：
将SiO制备材料供应至反应单元；
通过加热使所接收的材料在该反应单元中反应，以生成SiO气体；
将所生成的SiO气体导入至收集单元，所述收集单元保持其内部温度低于所述反应单元的内部温度，并且所述收集单元包括旋转部件；
使所述SiO气体沉积至所述旋转部件的表面上，以形成SiO沉积物；以及
收集所形成的SiO沉积物。
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