负极碳材料制造装置及使用该装置的负极碳材料的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及负极碳材料的制造装置及使用该装置的负极碳材料的制造方法。详细而言，涉及制造将被粉碎、分级处理了的碳系前体烧成而成的负极碳材料的装置、及使用该装置的负极碳材料的制造方法。另外，还涉及制造包含碳粒子、和在该碳粒子的表面通过化学蒸镀法(CVD法)而进行析出的热分解碳的负极碳材料的装置、及使用该装置的负极碳材料的制造方法。
【背景技术】
[0002]锂离子二次电池作为高容量且高电压的二次电池广泛用于照相机、笔记本电脑、电动车等。构成锂离子二次电池的负极的负极碳材料左右锂离子二次电池的性能。作为锂离子二次电池的负极碳材料，已知碳系的负极碳材料、石墨系的负极碳材料。
[0003]碳系的负极碳材料被分类为硬碳系和软碳系。硬碳系负极材料是将酚醛树脂、萘磺酸树脂、聚偏氯乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯腈树脂等进行粉碎、分级、烧成而得到的。软碳系负极材料是对将聚氯乙烯、黑沥青焦、石油系或煤系中间相沥青及该沥青在300?500°C进行了烧成(煅烧处理)的石油焦、煤沥青焦等进行粉碎、分级、烧成而得到的。
[0004]作为石墨系的负极碳材料，已知在石墨粒子的表面通过CVD法使热分解碳蒸镀而降低了表面积的锂离子二次电池用负极碳材料(专利文献I)。另外，也已知在如上述那样得到的碳系的负极碳材料的表面通过CVD法使热分解碳蒸镀而降低了表面积的碳系的负极碳材料。
[0005]图5是表示使用了以往的化学蒸镀炉的负极碳材料制造装置的一例的构成图。图5中，900是以往的负极碳材料制造装置，在筒状的化学蒸镀炉91中形成石墨粒子供给口 97和负极碳材料取出口 99。在化学蒸镀炉91内设置有通过马达95而驱动的搅拌翼93，由此将化学蒸镀炉91内进行搅拌。在化学蒸镀炉91中设置有将碳蒸镀原料与非活性气体一起供给至化学蒸镀炉91内的碳蒸镀原料供给口 a、将非活性气体供给至化学蒸镀炉91内的非活性气体供给口 b、将化学蒸镀炉91内的气体排出至炉外的气体排出口 C。在化学蒸镀炉91中设置有将化学蒸镀炉91内进行加热的加热器(没有图示)。负极碳材料取出口 99经由开闭阀101与容器103连接。
[0006]使用该负极碳材料制造装置，如下制造负极碳材料。首先，向化学蒸镀炉91内供给石墨粒子。就被供给到化学蒸镀炉91内的石墨粒子而言，通过利用从非活性气体供给口b供给的非活性气体的上升气流及搅拌翼93的搅拌，在化学蒸镀炉91内成为流动状态，同时通过没有图示的加热器被加热。如果化学蒸镀炉91内的温度达到650?1200°C，则从碳蒸镀原料供给口 a向化学蒸镀炉91内供给碳蒸镀原料。供给至化学蒸镀炉91内的碳蒸镀原料与石墨粒子的表面接触，同时进行热分解，在石墨粒子的表面进行蒸镀。由此，可得到热分解碳在表面被蒸镀了的石墨粒子、即负极碳材料。
[0007]就化学蒸镀炉91的内部而言，为了防止石墨粒子、负极碳材料的急剧地氧化，通过从非活性气体供给口 b供给的非活性气体而成为非氧化性氛围。就通过上述化学蒸镀处理在化学蒸镀炉91内生成的负极碳材料而言，在化学蒸镀炉91内的非氧化性氛围下被冷却至成为即使在含氧氛围下也不被氧化的温度。因此，从化学蒸镀炉91取出负极碳材料后的化学蒸镀炉91内的温度降低至500°C以下。
[0008]使用该以往的负极碳材料制造装置900来制造多批负极碳材料的情况下，向化学蒸镀炉91内供给石墨粒子时的化学蒸镀炉91内的温度变低。因此，必须使炉内的温度恢复(升温)至可以开始化学蒸镀处理的温度。
[0009]予以说明，将碳系前体粒子进行烧成的情况下，不需要供给来自附设于化学蒸镀炉91的碳蒸镀原料供给口 a的碳蒸镀原料，仅供给从非活性气体供给口 b供给的非活性气体而进行烧成处理。进行了上述烧成处理的碳可以使用化学蒸镀炉而与石墨粒子同样地用热分解碳进行化学蒸镀而得到负极碳材料。使用化学蒸镀炉时，也可以同时进行烧成处理和化学蒸镀处理。
[0010]由于具有上述冷却及升温的工序，因此，在负极碳材料的制造工序中，化学蒸镀炉及烧成炉的使用时间长。因此，生产效率差。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本专利第3597099号
【发明内容】
[0014]发明要解决的课题
[0015]本发明的课题在于，提供负极碳材料制造装置、及使用该装置的负极碳材料的制造方法，上述负极碳材料制造装置在制造负极碳材料时，烧成炉、化学蒸镀炉等热处理炉缩短用于热处理(烧成或化学蒸镀处理)以外的工序(冷却及升温)的时间，有效地制造负极碳材料。
[0016]为了解决课题的手段
[0017]本发明人等为了解决上述课题进行了研宄，结果发现，通过将具备冷却装置而成的冷却槽与热处理炉气密地连接，将热处理炉在高温下保持，可以有效地制造负极碳材料，直至完成本发明。
[0018]解决上述课题的本发明为以下记载的发明。
[0019][I] 一种锂离子二次电池用负极碳材料制造装置，其为一边在热处理炉内使碳粒子(石墨粒子或碳系前体粒子)流动一边将上述碳粒子进行热处理(进行烧成或进行化学蒸镀处理)的锂离子二次电池用负极碳材料制造装置，具有:
[0020]具备将碳粒子供给至内部的碳粒子供给口及从内部取出负极碳材料的负极碳材料取出口的热处理炉(烧成炉或化学蒸镀炉)；
[0021]与上述热处理炉的负极碳材料取出口气密地连接、同时具备冷却装置而成的冷却槽。
[0022][2]如[I]所述的负极碳材料制造装置，其中，上述热处理炉为烧成炉或化学蒸镀炉。
[0023][3]如[I]所述的锂离子二次电池用负极碳材料制造装置，其中，将具备预先加热碳粒子的装置的预热槽于上述碳粒子供给口连接而成。
[0024][4] 一种锂离子二次电池用负极碳材料的制造方法，其为依次重复以下工序的负极碳材料的制造方法:
[0025]向热处理炉内供给碳粒子(石墨粒子或碳系前体粒子)的碳粒子供给工序；
[0026]—边在上述热处理炉内使上述碳粒子流动、一边在650°C以上进行热处理(烧成或化学蒸镀处理)而得到负极碳材料的热处理工序；
[0027]将在热处理工序中得到的负极碳材料从上述热处理炉(烧成炉或化学蒸镀炉)内移送至冷却槽的负极碳材料移送工序，其特征在于，
[0028]在负极碳材料移送工序之后进行的碳粒子供给工序向温度为650°C以上的上述热处理炉内供给碳粒子。
[0029][5]如[4]所述的锂离子二次电池用负极碳材料的制造方法，其中，上述热处理工序为一边在热处理炉内使碳粒子(碳系前体粒子)流动、一边将上述碳粒子在800?1200°C下进行加热的烧成工序。
[0030][6]如[4]所述的锂离子二次电池用负极碳材料的制造方法，其中，上述热处理工序为一边在热处理炉内使碳粒子(石墨粒子或碳系前体粒子)流动、一边使碳蒸镀原料接触于上述碳粒子的表面、同时将上述碳蒸镀原料在650?1200°C下进行热分解而在上述碳粒子的表面使热分解碳蒸镀的化学蒸镀处理工序。
[0031][7]如[4]所述的锂离子二次电池用负极碳材料的制造方法，其中，在碳粒子供给工序中供给至热处理炉内的碳粒子为预先加热至100?1200°C的碳粒子。
[0032][8]如[4]所述的锂离子二次电池用负极碳材料的制造方法，其中，上述碳粒子为以下物质中的任一种:
[0033]酚醛树脂、萘磺酸树脂、聚偏氯乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯腈树脂、聚氯乙烯、黑沥青焦；
[0034]石油系中间相沥青、煤系中间相沥青及将上述中间相沥青在300?500°C下进行了烧成的石油焦、煤沥青焦；
[0035]天然石墨、人造石墨。
[0036]发明的效果
[0037]本发明的负极碳材料制造装置，可以在热处理后将在热处理炉内生成的负极碳材料立即移送至冷却槽。因此，可以将热处理炉内