%以上。
[0106] 在本发明的一个优选实施方案中，本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法， 所述高纯度硅颗粒中，杂质的重量含量为1. 1 %以下，优选为〇. 1 %以下，再优选为0.08% 以下，再优选为〇. 06%以下，再优选为0. 04以下，再优选为0. 02%以下，再优选为0. 01 % 以下，再优选为〇. 008 %以下，再优选为0. 006%以下，再优选为0. 004%以下，再优选为 0. 002%以下，再优选为0. 001%以下。
[0107] 在本发明的一个优选实施方案中，本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法， 所述杂质包括Fe、Al、Ca、Mn、Mg、Ti、Cu、B、P中的一种或多种。所述杂质可以包括Fe、A1 和Ca，所述杂质也可以包括？6 31、〇3、8和？，所述杂质也可以包括？6 31、〇3、]\111、]\%、11、 Cu、B和P〇
[0108] 在本发明的一个实施方案中，本发明提供了一种高纯度硅颗粒，其中，硅的重量含 量为98. 9 %以上，优选为99. 9 %以上，再优选为99. 92 %以上，再优选为99. 94%以上，再 优选为99. 96 %以上，再优选为99. 98 %以上，再优选为99. 99 %以上，再优选为99. 992 % 以上，再优选为99. 994%以上，再优选为99. 996%以上，再优选为99. 998%以上，再优选为 99. 999% 以上。
[0109] 在本发明的一个实施方案中，本发明提供了一种高纯度硅颗粒，其中，杂质的重量 含量为1.1%以下，优选为0.1%以下，再优选为0. 08%以下，再优选为0. 06%以下，再优选 为〇. 04以下，再优选为0. 02%以下，再优选为0. 01 %以下，再优选为0. 008%以下，再优选 为0. 006%以下，再优选为0. 004%以下，再优选为0. 002%以下，再优选为0. 001%以下。 [0110] 在本发明的一个优选实施方案中，本发明提供了一种高纯度硅颗粒，所述杂质包 括Fe、Al、Ca、Mn、Mg、Ti、Cu、B、P中的一种或多种。所述杂质可以包括Fe、A1和Ca，所述 杂质也可以包括Fe、Al、Ca、B和P，所述杂质也可以包括Fe、Al、Ca、Mn、Mg、Ti、Cu、B和P。
[0111] 在本发明的一个优选实施方案中，本发明提供了一种高纯度硅颗粒，其平均粒度 为50微米以下，优选为20微米以下，再优选为10微米以下，再优选为1微米以下，再优选 为0. 5微米以下，再优选为0. 3微米以下，再优选为0. 1微米以下。
[0112] 在本发明的一个优选实施方案中，本发明提供了一种高纯度硅颗粒，其由本发明 任一项制备高纯度硅颗粒的方法制备得到。
[0113] 在本发明的一个优选事实方案中，本发明提供了一种制备高纯度硅颗粒的方法， 所述高纯度硅颗粒为本发明任一项的高纯度硅颗粒。
[0114] 在本发明的一个实施方案中，本发明提供了本发明所述的高纯度硅颗粒作为锂离 子电池负极材料的用途。
【具体实施方式】
[0115]
[0116] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。
[0117] 下述实施例采用动态光散射粒度仪分析样品颗粒的粒度，测量获得样品颗粒的粒 度频率分布直方图和以及平均粒度值。
[0118] 下述实施例中的实验用品包括：高能球磨机、管式炉、抽滤装置、原料硅、酸溶液。 其中：
[0119] 原料硅是硅铁，电感耦合等离子（ICP-MS)测试表明，硅铁中各元素的重量含 量如表 3 所示，具体地，其中含Si83. 95%、Fel3. 09%、All. 02%、Cal. 51 %、Μη0· 18%、 MgO. 06%、Ti0.05%、Cu0.04%、B0.09%和P0.01%。
[0120] 每升酸溶液中含有HF0· 5mol、HC15mol、HN035mol，以及乙醇0· 5L，其余为水。
[0121] 实施例1
[0122] 采用如下方法制备高纯度硅颗粒。
[0123] 获得原料硅颗粒：将原料硅块（硅铁块）撞击至体积较小的原料硅小块。然后，使 用高能球磨工艺，将上述原料娃小块在氩气的氛围中800转/分钟的转速下使用3mm的磨 球球磨2小时；再在氩气的氛围中1100转/分钟的转速下使用1mm的磨球球磨2小时，获 得原料硅颗粒。
[0124] 热处理：将上述原料硅颗粒放入管式炉中，通氩氢混合气（氢气体积含量为2% )， 流量为l〇〇sccm，在l〇〇〇°C下热处理2小时。
[0125] 酸洗：将热处理后的原料硅颗粒浸入酸溶液中，每升酸溶液中加入0. 3千克原料 硅颗粒，加热并磁力搅拌，在60°C下反应5小时。然后在将含有原料硅颗粒的酸溶液放入超 声清洗机中超声2小时。最后将产物过滤、洗涤、烘干后，获得纯化硅颗粒（即本发明的高 纯度硅颗粒）。
[0126] 图1示出原料硅颗粒和纯化硅颗粒的扫描电子显微镜（SEM)照片，其中a是原料 硅颗粒，b是纯化硅颗粒。如图1所示，原料硅颗粒与纯化硅颗粒的尺寸都小于500纳米， 但纯化硅颗粒比原料硅颗粒具有更小的尺寸。
[0127] 使用动态光散射粒度仪（Mastersizer3000)分析了原料娃颗粒和纯化娃颗粒的 粒度值，获得样品颗粒的粒度频率分布直方图和平均粒度。表1示出了原料硅颗粒和纯化 硅颗粒的粒度频率分布。图2为根据表1绘制的原料硅颗粒和纯化硅颗粒的粒度频率分布 直方图。原料硅颗粒的平均粒度为约110纳米；纯化硅颗粒的平均粒度为约80纳米。
[0128] 表1原料硅颗粒和纯化硅颗粒的粒度频率分布
[0129]
[0130] 图3示出原料硅颗粒和纯化硅颗粒的能量色散光谱（EDS)图，其中a是原料硅颗 粒，b是纯化硅颗粒。如图3的a所示，原料硅颗粒中存在大量的杂质，例如铝、铁、钙。如 图3的b所示，纯化硅颗粒中杂质（例如铝、铁、钙）的含量已经低于能量散射光谱的探测 下限（〈0. 1% )，基本没有检测到杂质的存在。
[0131] 图4示出原料硅颗粒和纯化硅颗粒的透射电子显微镜（TEM)照片，其中a是原料 硅颗粒，b是纯化硅颗粒。如图4的a所示，在原料硅颗粒的TEM照片中，存在FeSiJ^ (001) 晶面的晶格条纹，晶面间距为0.513纳米；以及CaSi^ (012)晶面的晶格条纹，晶面间距 为0. 331纳米，以及Si的（111)晶面的晶格条纹，晶面间距为0. 314纳米。如图4的b所 示，在纯化硅TEM照片中，仅存在Si的（111)晶面的晶格条纹，晶面间距为0.314纳米。
[0132] 图5和图6分别示出原料硅颗粒和纯化硅颗粒的X射线荧光光谱（XRF)测试结果。 如图5所示，原料硅颗粒的XRF图谱中有很明显的杂质的谱线（铁、铝、钙、锰和镁），其各自 的重量含量分别为13. 09%，1. 02%，1. 51%，0. 18%和0. 06%。如图6所示，纯化硅颗粒 的XRF测试图谱中，即使在放大10000倍之后也很难找到上述杂质的峰。
[0133] 由于X射线光电子能谱（XPS)对样品表面十分敏感，进一步通过XPS分析了球磨 和酸洗对原料硅颗粒表面的杂质含量的影响。通过XPS分析了原料硅小块（球磨前）、原 料硅颗粒（球磨后）和纯化硅颗粒（酸洗后）表面杂质元素的含量，分析结果如表2所示。 发明人出人意料地发现，采用XPS方法在原料硅颗粒（平均粒度约110纳米）比原料硅小 块检测出更多的杂质，这说明随着原料硅粒度减小，杂质更多地暴露于表面。纯化硅颗粒中 所有杂质的含量都低于XPS的探测下限（〈0. 1% )，进一步证实了本发明方法具有较好的纯 化效果。
[0134] 表2XPS样品表面分析结果
[0135]
[0136] 使用电感耦合等离子质谱（ICP-MS)检测了原料硅颗粒和纯化硅颗粒中各杂质元 素的重量含量，如表3所示。纯化娃颗粒中各杂质的重量含量都低于0. 001%，杂质总含量 为约0. 00084%，即纯化硅颗粒的纯度为约99. 99916%。
[0137] 经称量，最终获得的纯化硅颗粒的质量约为原料硅块质量的60%，考虑到原料硅 中的硅含量仅为约84%，因此本发明的方法的收率约为约71. 4%。
[0138] 表3原料硅颗粒和纯化硅颗粒的ICP-MS分析结果
[0141] 实施例2
[0142] 为了研究原料硅颗粒的平均粒度对于纯化效果的影响，实施例2通过控制球磨的 工艺（例如球磨时间、球磨速度和磨球直径），获得了不同平均粒度的原料硅颗粒（0. 5微米 至500微米）。将这些原料硅颗粒进行了与实施例1相同的热处理步骤和酸洗步骤，获得纯 化硅颗粒，并编号为PS-2至PS-6。同时将实施例1的纯化硅颗粒编号为PS-1。
[0143] 使用ICP-MS检测了PS-1至PS-6纯化硅颗粒中的硅含量和杂质含量（杂质包括 Fe、Al、Ca、Mn、Mg、Ti、Cu、B和P)，如表4所示。表中记载了原料硅颗粒的平均粒度，粒度 频率分布曲线的粒度值分布范围、纯化硅颗粒的杂质总含量，以及纯化硅颗粒的硅含量。当 原料硅颗粒的平均粒度为约500μπι时，纯化后，纯化硅颗粒中杂质的总含量为14. 26%，硅 含量约为85. 74%。当原料硅平均粒度约为0. 5微米时，纯化后，纯化硅颗粒中杂质总含量 为约0. 08%，硅含量约为99. 92%。当原料硅平均粒度为约0. 11微米时，纯化后，纯化硅颗 粒中杂质总含量为约0. 00084%，硅含量约为99. 99