粉体处理装置的制作方法

专利名称：粉体处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将比重或大小不同的多种类的粉体一体地复合化的粉体处理装置，具 体地说，涉及适合于形成例如锂离子二次电池等的电极材料的粉体处理装置。
背景技术：
专利文献1 (日本)专利第3877450号公报目前，已知有如下粉体处理装置，即旋转驱动筒状旋转体，将粉粒体推至该筒状 旋转体的内周面，并且，使用设于筒状旋转体的内部的内片，赋予粉粒体推压力及剪切力， 进行在特定的原料表面融合其他原料而一体化的、所谓复合化处理的粉体处理装置(例 如，参照专利文献1)。在此，专利文献1中公开了一种粉体处理装置100，其如图8所示，内部具备筒状 旋转体103，具有形成用于对粉体104进行处理的处理空间109的套筒102，利用在支承面 106和内片105之间形成的按压部107赋予粉体104压缩剪切力而进行复合化处理，并且， 将复合化后的粉体104的一部分从贯通孔120向筒状旋转体103的外部排出，使所排出的 粉体104通过叶片部件123在筒状旋转体103的内部进行回流，能够实现粉体104的连续 的复合化处理。但是，上述专利文献1中所公开的粉体处理装置会产生如下问题。S卩，上述粉体处理装置100，虽然在向筒状旋转体103供给比重大致同等的粉体 104而进行复合化处理的情况下，能够生产性良好地得到将这样的粉体一体结合化而成的 复合体，但是，在供给比重或大小不同的多种类的粉体并进行复合化处理的情况下，存在得 不到均质的复合体之类的问题。具体地说，在向筒状旋转体103的内部供给比重(例如，容积比重将粉体以一定 状态放入一定容积的容器中时的每单位体积的质量)或大小(例如平均粒径或比表面积 单位重量的粉体中所含的全粒子的表面积的总和)不同的多种类的粉体的情况下，由于离 心分离的作用，对于比重或大小(以下也称为比重等)大的粉体而言，分布在筒状旋转体 103的内周面(支承面106)附近，由按压部107赋予压缩剪切力而被复合化处理。另一方 面，对于比重等小的粉体而言，分布在比重等大的粉体的内侧(旋转中心侧)，因此，不易由 上述按压部107赋予压缩剪切力，存在比重等大的粉体和小的粉体的一体化·复合化处理 变得困难之类的问题。这种现象会产生如下的问题例如，作为近年来备受关注的适于锂离 子二次电池等的大容量化的电极材料，在活性物质(容积比重0. 72 2. 91[g/cm3]、平均 粒径5. 5 17. 8[ μ m]、比表面积0. 14 1. 73[m3/g])的周围，大致均质地配置导电材料 (容积比重0. 09 0. 22[g/cm3]、平均粒径:0. 04 3. 2 [ μ m]、比表面积:20. 1 64. 2[m3/ g])的凝聚体，制作将两者进行复合一体化了的构成的导电性高的电极材料比较困难，阻碍 上述电池的大容量化。
因此，本发明鉴于如上所述的现有技术的问题点，目的在于提供一种能够以简单 的结构对比重或大小不同的粉体均质且连续地进行复合一体化处理的粉体处理装置。为了实现上述目的，本发明提供一种粉体处理装置，其特征在于，该粉体处理装置 具备旋转收容体，该旋转收容体将比重或大小不同的多种类的粉体供给到其内部，且沿规 定方向旋转；固定收容体，该固定收容体在其中心部收容所述旋转收容体；一次处理单元， 其以与所述旋转收容体的内周面对向且沿轴方向延伸的方式配设，与该旋转收容体的旋转 运动协动而生成包含涡流的紊流，对所述比重或大小不同的粉体进行搅拌混合；连通孔，其 设置在所述旋转收容体的下部，将通过所述一次处理单元搅拌混合了的粉体向旋转收容体 周围的规定处理空间排出；二次处理单元，其与所述旋转收容体一体地形成，对从所述连 通孔排出了的粉体，在与所述固定收容体的内周面之间赋予面压缩剪切力而进行复合化处 理，并且，使该复合化处理后的粉体再次向所述旋转收容体的内部回流。在此，所谓复合化处理是指在比重或大小不同的粉体的一方的周围配置(被覆) 另一方的状态下，作用压缩剪切力而生成使两者结合的复合体的处理。这样构成的本发明的粉体处理装置，不必附加用于对比重或大小不同的粉体进行 搅拌混合的任何特别的驱动机构等，能够在利用旋转收容体的旋转运动进行将两者搅拌混 合的一次处理后，进行赋予该粉体面压缩剪切力而复合化并使其回流的二次处理，因此能 够以简单的结构实现比重或大小不同的粉体的均质且连续的复合一体化处理，并且，有助 于装置的小型化、成本降低。另外，由于是经由一次处理单元及二次处理单元在旋转收容体 的两面施加负荷压，所以，能够抑制旋转收容体的径向的变位或旋转变动，有助于提高粉体 的复合化处理的品质。另外，所述一次处理单元可以为被固定支承在所述旋转收容体的外部，与该旋转收容 体的内周面设有规定间隔，跨越该内周面的高度方向大致整个区域而对向配置的圆筒状部件。在这样构成的情况下，不必另设特别的驱动机构等，作为对比重或大小不同的粉 体进行搅拌混合的一次处理单元，采用被固定支承在旋转收容体的外部，且与旋转收容体 的内周面设置规定的间隔而跨越高度方向对向配置的圆筒状部件，由此，不仅能够以简单 的结构防止粉体向其表面的附着，而且能够以简单的结构顺利地实现含涡流的紊流的生成 及跨越高度方向的充分的搅拌混合。另外，所述二次处理单元的构成也可以由如下构成多个压缩剪断部，其从所述旋 转收容体的外周面下部向固定收容体侧突设，并具有其表面与固定收容体隔开规定间隔、 形成仿照对应的固定收容体的内周面那样的形状的对向面，并且，所述多个压缩剪断部沿 周方向设置规定间隔地配设；多个上升流发生部，其形成于邻接的压缩剪断部之间，生成使 从所述连通孔排出了的粉体向旋转收容体的内部回流那样的上升流。在这样构成的情况下，因为能够在旋转收容体的外周部同时配置对由一次处理单 元搅拌混合后的粉体赋予面压缩剪切力，进行比重或大小不同的粉体的确实的复合化处理 的压缩剪断部、和使复合化处理后的粉体再次顺畅地向旋转收容体的内部回流的上升流发 生部，所以，能够进一步有助于装置的小型化，并且，能够以简单的结构实现可以进行连续 的搅拌混合处理及压缩剪断处理的二次处理单元。此外，所述上升流发生部也可以为从所述压缩剪断部的下方朝向上方且向旋转方向下游侧倾斜的、形成于邻接的压缩剪断部之间的斜向槽。在这样构成的情况下，由于能够在旋转收容体的外周部同时一体形成彼此的功能 不同的压缩剪断部和上升流发生部，所以，能够使装置进一步简单化、降低成本。同时，能够 利用向规定方向倾斜形成的倾斜槽(斜向槽)生成龙卷状的上升螺旋流，利用该上升螺旋 流卷起被复合化处理后的粉体，并且对该粉体赋予旋转运动，与一次处理单元的紊流生成 作用相结合，进一步促进随后的粉体的搅拌混合处理。此外，所述连通孔也可以在径向贯通所述旋转收容体设置于各个所述斜向槽的同 时，设置为与所述旋转收容体的内周面底部相对应的高度。在这样构成的情况下，能够利用一次处理单元充分地搅拌混合，将成为凝聚体的 密度高的状态的粉体经由沿径向贯通的连通孔，利用离心力导入二次处理单元的压缩剪断 部，对该粉体确实地实施充分的复合化处理。另外，也可以在所述旋转收容体上还设置有在厚度方向贯通其底部的底部连通 孔，并且，在所述旋转收容体的底部和所述固定收容体之间，形成有连通所述底部连通孔和 所述压缩剪断部的连通路。在这样构成的情况下，能够将会滞留在旋转收容体的底部的、成为凝聚体的密度 变高的状态的粉体也导入压缩剪断部，确实且成品率良好地实现粉体的复合化处理。此外，所述底部连通孔也可以设置于与所述一次处理单元大致同轴圆周上的所述 旋转收容体的底面。在这样构成的情况下，能够利用(兼用)一次处理单元作为将滞留在旋转收容体 的底面的粉体导入底部连通孔的导向部件，所以，能够进一步提高复合化处理的粉体成品率。在上述中，所述粉体也可以含有构成锂离子二次电池用的电极材料的活性物质及 导电材料。在这样构成的情况下，能够制作适于增大锂离子二次电池的容量的电极材料。根据本发明，能够以简单的结构容易地实现在将比重或大小不同的粉体充分地搅 拌混合的基础上，进行连续的复合一体化处理的粉体处理装置。


图1是表示本发明的粉体处理装置的概要的示意性结构图；图2是表示本发明的一次处理单元的结构的示意图；图3是表示本发明的旋转收容体的外周部的结构的示意图；图4是表示本发明的旋转收容体的内周部的结构的示意图；图5是表示本发明的固定收容体的结构的示意图；图6是用于说明本发明的一次处理单元及二次处理单元的作用的示意图；图7是表示采用使用本发明的粉体处理装置制作的电极材料而制作的锂离子二 次电池的结构的示意图；图8是表示现有的粉体处理装置的概要的示意性结构图；图9是表示采用使用本发明的粉体处理装置制作的电极材料及现有的粉体处理 装置制作的电极材料的图。
符号说明1 粉体处理装置、2 电动机、3 框架、10A，10B，10C 搅拌棒、11 棒部、12 法兰 部、20 旋转收容体、20a 内周面、21 压缩剪断部、21S 对向面、23 斜向槽、25 连通孔、 26 底部连通孔、27 底部连通路、30 固定收容体、30S 内周面、30a:内套筒、30b 外套筒、 30c 底部、33 排出口、35 排出阀、A 锂离子二次电池、Cl 内盖、Cl0 粉体供给口、C2 外 盖、EMp 正极电极材料、EMn 负极电极材料、H 料斗、Ml —次处理单元、M2 二次处理单元、 N 狭窄部、P，PH, Pl 粉体、Pc 复合体
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。首先，参照图1对本实施方式的 粉体处理装置的概要进行说明。如图1所示，本实施方式的粉体处理装置1固定设置框架3上，该框架3在内部配 设有作为驱动源的电动机2，并且本实施方式的粉体处理装置1具备其截面为大致U字状 的中空圆筒状的固定收容体30，在该固定收容体30的中心部，收容有通过电动机2旋转驱 动、且其内部被供给比重(例如毛体积比重)或大小(例如平均粒径或比表面积)不同的 多种类的粉体IV &的中空圆筒状的旋转收容体20。上述固定收容体30的侧面为中空圆 筒状的内套筒30a和外径比内套筒30a大的中空圆筒状的外套筒30b同轴配置在截面大致 U字状的底部30c上的双重套筒结构。而且，内套筒30a的上部被内盖Cl密闭，并且，外套 筒30b的上部被外盖C2密闭。此外，在外盖C2的上部配设有倒圆锥状的料斗H，在该料斗 H的大致中心部收容可向旋转收容体20的内部供给的比重或大小不同的多种类的粉体PH， Pl。另一方面，在内盖Cl上安装有构成一次处理单元Ml的圆筒状的3根搅拌棒10A，10B， 10C，各搅拌棒10A，10B, IOC分别与旋转收容体20的内周面20a接近，以沿长度方向(旋转 轴方向)延伸的方式吊设于内盖Cl上。另外，在旋转收容体20的下部，以从旋转收容体20 的下部外周面向固定收容体30的底部30c的内周面30S突设的方式设有后文将对其进行 详述的二次处理单元M2。然后，从料斗H供给到旋转收容体20内的比重或大小不同的多种 类的粉体IV &，利用一次处理单元Ml充分搅拌混合后，通过设置于旋转收容体20的下部 的连通孔25被导入二次处理单元M2，利用该二次处理单元M2赋予面压缩剪切力而进行复 合化处理，并且，再次回流到旋转收容体20的内部，重复进行上述工序，形成比重或大小不 同的粉体IVh的复合体。另外，本实施方式中，在固定收容体30的内部，氮气被净化，将复 合化处理时的着火的危险性防患于未然。需要说明的是，符号TS是检测固定收容体30内 部的温度的温度传感器，符号OS是检测固定收容体30内部的氧浓度的氧浓度传感器。另 外，符号CR是对各构成设备的动作进行操作、控制的操作盘。其次，对本实施方式的粉体处理装置的主要部件的详细的结构进行说明。[搅拌棒]如图2示意性所示，构成本实施方式的一次处理单元Ml的搅拌棒10是固设于中 央部具有粉体供给口 CltlW圆板状的内盖Cl上的圆筒状部件，本实施方式中，3根搅拌棒 10A，10B，10C沿内盖Cl的周方向以大致等间隔安装。而且，将作为支承部件的内盖Cl安装 于固定收容体30的内套筒30a时，各搅拌棒10A，10B，10C与旋转收容体20的内周面20a 设置规定间隔而对向配置。
具体地说，各搅拌棒10A，10B, IOC具有金属制(例如，不锈钢)的圆筒状棒部11、 和一体形成于该棒部11的上端部的圆板状的法兰部12，在各法兰部12，沿周方向以等间隔 形成有多个安装孔(例如，6个安装孔12a 12f)。另一方面，在内盖Cl上也同心圆状地 形成有相对应的未图示的安装孔，通过用螺栓、螺母等将这些安装孔彼此进行联结，各搅拌 棒10A，10B，10C和内盖Cl形成一体。需要说明的是，本实施方式中的各搅拌棒10A，10B， IOC成为使圆筒状的棒部11的中心与圆板状的法兰部12的中心偏离一些的偏心棒，所以， 将搅拌棒10A，10B, IOC安装到内盖Cl时，通过沿周方向变更法兰部12的安装孔1 12f 和内盖Cl的安装孔的对应，就能够容易地变更调节各搅拌棒10A，10B, IOC的棒部11和旋 转收容体20的内周面20a的间隔(间隙)(本例中为3 8mm)。而且，将固定设置在设于旋转收容体20的外部的作为支承部件的内盖Cl上(本 例中吊设于内盖Cl)的搅拌棒10，以与旋转收容体20的内周面20a设置规定的间隔，并跨 越该内周面20a的高度方向大致整个区域沿轴方向延伸的方式对向配置(本例中超过旋转 收容体20的高度并与内周面20a的大致整个区域对向配置)，由此，构成本实施方式的一次 处理单元Ml。另外，本实施方式中，搅拌棒10的前端和旋转收容体20的底面的间隔设定为 约3mm。通过像这样使搅拌棒10以与旋转收容体20的内周面20a对向并沿轴方向延伸的 方式配置，利用后述的紊流(涡流)生成作用，不需要附带性的混合装置或事前的混合处理 工序，并且，不必另外设置用于驱动搅拌棒10的特别的驱动源或驱动机构，利用旋转收容 体20的旋转运动就能够对比重或大小不同的粉体IV &进行搅拌混合，可有助于装置的小 型化、成本降低。另外，通过将上述搅拌棒10固定设置在设于旋转收容体20的外部的内盖Cl，并跨 越旋转收容体20的内周面20a的高度方向大致整个区域对向配置，例如，与用向旋转收容 体20的内部延伸的支承部件支承搅拌棒10的结构相比，不会阻碍紊流生成作用，在搅拌棒 10的周围可确保充分的空间，能够更加顺畅地生成用于搅拌混合的涡流。需要说明的是，上述搅拌棒10的根数可以任意设定，但从形成均质的紊流(涡 流)，对比重或大小不同的粉体PH，Pl充分地进行搅拌混合这一观点考虑，优选将多根搅拌 棒10A，10B，10C···沿周方向以等间隔配置。另外，上述搅拌棒10的长度，从对于供给到旋 转收容体20内部的比重或大小不同的多种类的粉体PH，Py沿轴方向(高度方向)给予大 致均等的搅拌作用这一观点考虑，优选是至少棒部11能够跨越高度方向大致整个区域与 旋转收容体20的内周面20a对向的长度。此外，搅拌棒10(棒部11)的形状为接触的粉体 IVh不易附着在其表面(容易剥离)的形状，且从生成用于搅拌混合的涡流的这一观点考 虑，优选其水平截面为曲面形状(凸面形状)，更优选为正圆形状(圆筒形状)。同样地，在 本实施方式中，搅拌棒10的前端部(底面部)，从防止其与滞留在旋转收容体20的底面的 粉体IV &接触造成附着的观点考虑，其底缘部倒角成R形状。另外，本实施方式中，作为一次处理单元Ml的优选实施例，采用了将圆筒状部件 10以与旋转收容体20的内周面20S对向的方式悬吊于内盖Cl的结构，但本发明的一次处 理单元Ml并不限定于这样的结构，也可以设计为将可与旋转运动协动而生成含涡流的紊 流的形状的搅拌混合部件，以不妨碍该紊流的流动的方式固定支承于旋转收容体20的外 部的结构。[旋转收容体]
如图3所示，旋转收容体20的外侧在其外周面底部沿周方向形成有向固定收容体 30侧突出的多个压缩剪断部21a，21b，21c···。该压缩剪断部21a，21b，21c···具有以仿照对 向的固定收容体30的内周面30S(参照图1)的形状所形成的对向面21Sa，21Sb，21Sc，该 对向面21&i，21Sb，21k…与固定收容体30的内周面30S设置规定的间隔(本例中约Imm) 而对向配置，形成用于将粉体P进行压缩剪断(复合化处理)的处理空间。另外，各压缩剪 断部21a，21b，21c…形成为上述对向面21 , 21Sb，21 …的上下两边为水平的截面大致 斜方形状(本例中，周方向宽度约34mm)，具体地说，周方向上对向的两边沿着旋转收容体 20的旋转方向从下方朝向上方地向旋转方向下游侧倾斜(成为从上游侧下方朝向下游侧 上方倾斜的斜边)。另外，通过沿周方向设置规定的间隔(本例中约为30mm)形成上述压缩剪断部 21a，21b，21c···，在相邻接的压缩剪断部间，形成有作为上升流发生部的斜向槽23a，23b， 23c···，具体地说，该斜向槽23a，23b，23c…形成为沿着截面大致斜方形状的压缩剪断部 21a，21b，21c…的斜边从下方朝向上方地向旋转方向下游侧倾斜的槽(本例中，相对于竖 直方向的倾斜角度θ约为60°，深度约为20mm的倾斜槽)。需要说明的是，关于倾斜角度 θ，能够根据旋转收容体20的转速以可生成合适的上升螺旋流的方式进行选定。需要说明的是，压缩剪断部21a，21b，21c…的高度过高时，由连续的复合化处理造 成的发热成为问题，另外，也从确保对复合化处理(压缩剪断处理)的良好的循环性的观点 考虑，压缩剪断部21a，21b，21c…的高度(本例中约100mm)，优选至少比旋转收容体20的 高度(本例中约250mm)低，更优选为旋转收容体20的高度的1/3 2/3。通过像这样在旋转收容体20的外周部形成沿规定的方向倾斜的槽23，就能够生 成一边使粉体P沿与旋转收容体20的旋转方向相反的方向旋转，一边使其上升的龙卷状的 上升螺旋流。另外，通过在相邻接的压缩剪断部21间形成上述槽23，就能够在旋转收容体 20的外周部同时一体形成彼此的功能不同的压缩剪断部21和上升流发生部23，从而能够 有助于大幅装置的小型化、成本降低。此外，在各斜向槽23a，23b，23c···每一个的与旋转收容体20的内周面底部(搅拌 棒10的最下端部)相对应的位置(高度)，形成有沿径向贯通旋转收容体20并连通旋转收 容体20的内部和外部的连通孔25a，25b，25c···。另一方面，如图4示意性所示，旋转收容体20的内侧形成为垂直截面为大致U字 状，并且，在其底面，在厚度方向上贯通旋转收容体20的底部的多个底部连通孔26 (本例 中为四个底部连通孔26a，26b, 26c, 26d)形成在与各搅拌棒10A，10B, IOC大致同轴圆周上 (距旋转收容体20的旋转中心的距离和到各搅拌棒10A，10B, IOC的距离大致等距离)。需 要说明的是，本实施方式中，旋转收容体20在形成于其大致中心部的结合部20c，经由无图 示的密封部件及轴承与电动机2相结合，并且，在旋转收容体20的外侧底面和固定收容体 30的内侧底面之间，以两者不会直接滑接的方式设置有规定的间隔(本例中约3mm)，利用 这种间隔形成有连通各底部连通孔26a，26b, 26c, 26d和各压缩剪断部21a，21b，21c…的底 部连通路27(参照图1)。而且，用上述压缩剪断部21和上升流发生部23构成本实施方式的二次处理单元 M2，在旋转收容体20的内部被一次处理了的粉体P，通过各连通孔25，26被导入压缩剪断部 21并进行复合化处理，并且，利用由斜向槽23形成的上升螺旋流再次向旋转收容体20内回流。[固定收容体]固定收容体30是以在旋转收容体20的周围形成粉体P的规定的处理空间的方 式，在其中心部可旋转地收容上述旋转收容体20的收容体，如图5所示，该固定收容体30 由如下构成固定设置在框架3上的截面大致U字状的底部30c ；经由法兰部安装在沿该底 部30c的上端面30e的周方向设置的多个安装孔内的中空圆筒状的内套筒30a及外套筒 30b。固定收容体30的底部30c具有与旋转收容体20的压缩剪断部21a，21b，21c···大 致同等的高度，且具有与对向面21&i，21Sb，21k…对向配置的内周面30S。另外，为了向与 压缩剪断部21a，21b，21c···相对向的上述内周面30S的一部分排出复合化处理后的粉体P， 设置了在径向上贯通固定收容体30的底部30c的排出口 33，这样的排出口 33通过设置于 固定收容体30的外部的排出阀35可以进行开闭。另外，固定收容体30的底部30c的上方成为由内套筒30a和外套筒30b构成的双 重套筒结构，用内盖Cl将内套筒30a的上部闭锁，并且，用外盖C2闭锁外套筒30b的上部， 对由内套筒30a和外套筒30b形成的空间及由内盖Cl和外盖C2形成的空间进行空冷，或 向该空间内供给无图示的冷却介质等，由此抑制复合化处理时的过度的发热。接着，参照图6及图7对本实施方式的粉体处理装置1的动作及作用进行说明。在 此，图6(a)是平面表示一次处理单元Ml的粉体的流动的示意图，图6(b)是示意性表示二 次处理单元M2的粉体的流动的图，图6(c)是示意性地表示通过一次处理单元Ml及二次处 理单元M2进行循环的粉体流动的图。通常，由料斗H供给到旋转收容体20内的比重等不同的粉体IVPy由于离心分离 作用，比重等大的粉体I3h分布在旋转收容体20的内周面20a附近，比重等小的粉体&与 大的粉体I3h相比分布在更靠旋转中心侧，沿着旋转收容体20的旋转方向在周方向上流动。 但是判明了，通过将被固定支承于旋转收容体20的外部的前述规定的搅拌棒10A，10B, IOC 与旋转收容体20的内周面20a设置规定的间隔(本例中为3 8mm)而对向配置，这样的 粉体IV Pl在周方向上的流动，在上述搅拌棒10A，10B, IOC的周边生成含涡流的紊流。进 而，通过本发明人的研究判明了，利用具有与这种旋转收容体20的旋转运动协动的紊流生 成作用(生成含涡流的紊流的作用)的一次处理单元Ml进行搅拌混合后，通过重复进行利 用二次处理单元M2赋予面压缩剪切力这样的如下的步骤，能够以简单的结构并且在短时 间内进行比重或大小不同的粉体IV Pl的良好的复合化处理。若简单地说明其概略，如图6 (a)示意性所示，通过搅拌棒10A，10B, IOC的上述紊 流生成作用，比重等小的粉体&被卷入涡流，与比重等大的粉体I3h搅拌混合，并且被导入搅 拌棒10A，10B, IOC和内周面20a之间形成的狭窄部NA，Nb, Nco这时，粉体PH，Pl受到凝聚力， 形成比重等大的粉体I3h和比重等小的粉体1\混合并缓慢地结合而成的粉体(以下也称为 凝聚体Pa)。该凝聚体Pa如图6(c)示意性所示，离心力及重力的作用相结合，一边螺旋状 地旋转一边经过同样的步骤而降下去。因而认为，越是在搅拌棒10的下方(底面附近)存 在的凝聚体Pa越是更多地通过狭窄部N，所以作为比重等不同的粉体Ph，&的凝聚体的密度 变高。这种状态的凝聚体Pa经由设置在与搅拌棒10的最下端相对应的位置(高度)的连 通孔25，在离心力的作用下从旋转收容体20的内部向外部排出而导入压缩剪断部21。需要说明的是，没有自连通孔25排出而要滞留在旋转收容体20的底面的凝聚体PA，被配置在 旋转收容体20的底部连通孔沈的旋转轨道上的搅拌棒10导入底部连通孔沈，在离心力的 作用下，经由底部连通路27同样地被导入压缩剪断部21。接着，被导入构成二次处理单元M2的压缩剪断部21的凝聚体Pa如图6 (b)示意 性所示，在由多个压缩剪断部21a，21b，21c···的对向面21Sa，21Sb, 21 …和固定收容体30 的内周面30S所形成的对向空间，跨越相邻接的压缩剪断部21之间向旋转收容体20的旋 转方向的反方向移动。这时，由对向面21S和内周面30S赋予连续的(面的)压缩剪切力， 形成比重或大小不同的粉体IVh结合为一体的粉体(以下也称为复合体Pc)。这样，通过在与旋转收容体20 —体形成的具有多个对向面21S的压缩剪断部21， 赋予面的连续的压缩剪切力，例如，与像现有那样使用与旋转收容体20的内周面20a线性 对向的压缩剪断部件(例如，图8的内片105)的结构相比，能够实现比重或大小不同的粉 体PH，P[的确实的复合化处理。另外，由于是经由一次处理单元Ml及二次处理单元M2对旋 转收容体20的两面(内周面及外周面)施加面压(压缩负荷压)，因此与像现有技术那样 仅对旋转收容体20的内周面施加面压的结构相比，能够抑制旋转收容体20的径向的变位 或旋转变动，由此能够维持均质的压缩剪切力而进行粉体P的复合化处理，所以，能够有助 于提高复合体Pc的品质。需要说明的是，在邻接的压缩剪断部21间移动时，复合化处理了的粉体P的一部 分在邻接的多个压缩剪断部21a，21b，21(r··间一体形成，同样地被卷入由构成二次处理单 元M2的斜向槽23a，23b，23c…生成的上升螺旋流，一边旋转一边上升，再次回流到旋转收 容体20的内部。这样，在本实施方式的粉体处理装置1中，比重或大小不同的粉体PH，&通过一次 处理单元M1，经历两者被充分地搅拌混合、密度提高的状态的凝聚体Pa之后，接受二次处理 单元M2产生的面压缩剪切力而生成复合体P。。然后，该复合体Pc依靠上升螺旋流回流到 旋转收容体20的内部并与新的粉体IV Pl搅拌混合。需要说明的是，这时，复合体Pc被卷入龙卷状的上升螺旋流而回流，因此，复合体 Pc自身也被赋予旋转运动，该旋转运动和一次处理单元Ml产生的紊流(涡流)生成作用相 结合，更进一步促进其与新的粉体IVh的搅拌混合作用。即，如图6(c)示意性所示，通过 二次处理单元M2并依靠上升螺旋流回流的复合体P。，促进与新的粉体IV Pl的搅拌混合作 用而生成凝聚密度提高的状态的新的凝聚体PA，基于该新的凝聚体PA，生成更大地成长了 的新的复合体Pc。而且，以规定的时间重复这样的步骤后，通过将排出阀35开放，在压缩剪 断部21复合化处理后的复合体Pc依靠离心力的作用从排出口 33排出。如上所述，根据本实施方式的粉体处理装置1，通过重复进行上述的步骤，最终所 得到的复合体Pc在比重或大小不同的粉体IVh被充分搅拌混合的状态下一体结合，并且， 生成为以凝聚密度提高的状态更大地成长了的复合体pc。通过本实施方式的粉体处理装置1，例如，作为容积比重大的粉体IV使用活性物 质(正极材质:LiCo02, LiMn2O4，LiMnO4, LiNiO2, LNMC0、容积比重0. 72 2. 91 [g/cm3]、负 极材质MCMB、容积比重1. 11 [g/cm3])，作为容积比重小的粉体Py使用导电材料(正极材 质=TIMCAL社制KS-6、SUPER P(注册商标)、容积比重0. 22[g/cm3]、负极材质=SUPER P、 容积比重0. 09[g/cm3])进行复合化处理的情况下，凝聚在上述活性物质的周围的导电材料被一体结合，作为最终的复合体Pe得到较大地成长了的电极材料EM。然后，使用该电极 材料EM，制作如图8示意性表示的片状锂离子二次电池A。具体地说，在铝制的正极集电体 ECp的规定的两面区域涂敷正极电极材料EMP，形成片状的正电极ELp，并且在铜制的负极集 电体ECn的规定的两面区域涂敷负极电极材料EMn形成片状的负电极ELn。然后，将这些片 状的正电极ELp和片状的负电极ELn经由分隔件S交替层叠，形成片状的内部电极对，用无 图示的层压膜将该内部电极对和电解液密封，制作成上述片状锂离子二次电池A，结果可以 确认，与用例如图8所示的粉体处理装置100所制作的电极材料EM'的情况相比，电池容量 大幅增大。具体地说，本发明的粉体处理装置1和图8所示的粉体处理装置100中，将转速 (本例中为600rpm)、运转时间(本例中为30分钟)等运转条件设定为相同，分别制作了电 极材料EM，EM'。图9表示用电子显微镜拍摄的最终得到的电极材料EM，EM'的样子。在 此，图9(a)是表示通过本发明的粉体处理装置1制作的正极电极材料EMp的图，图9(b)是 表示通过现有的粉体处理装置100制作的正极电极材料EMp'的图。另外，作为构成电极材 料EM，EM'的活性物质、导电材料，以9V2/4的重量比使用了 LNMC0/KS-6/S-P。根据图9(a)可以理解，使用本发明的粉体处理装置1制作的正极电极材料EMp 中，观察到了在导电材料将活性物质的周围均质地被覆了的状态下成长为大致球形状的复 合体Pctl、和从该大致球状的复合体Pctl表面的导电材料被覆层成为一体以触手状延伸的导 电材料的凝聚体PCl。认为这是因为，本发明的粉体处理装置1中，将活性物质和导电材料 充分地搅拌混合，进而在已经凝聚了的状态下赋予面压缩剪切力，所以，活性物质和导电材 料的结合不会被破坏，以导电材料在活性物质的周围凝聚的状态被覆而一体结合。另一方 面，如图9(b)所示，用现有的粉体处理装置100制作的EMp'中，没有观察到这样的复合体 PcQ、和与之结合为一体的凝聚体PCl。需要说明的是，在使用本发明的粉体处理装置1的情 况下，与正极电极材料EMp同样，在负极电极材料EMn中也可确认成长为球状的复合体PC(1、 触手状的导电材料的凝聚体Pc1。在此，已知通常是通过将由导电材料被覆的活性物质彼此结合形成网状，来增大 电池容量(例如，参照 Kazuhiro Tachibana et al. ,Electrochemistry, 71, No. 12(2003)) 因而认为，较大地成长为形成上述电极材料EM的球状的复合体Pctl或触手状的导 电材料的凝聚体Pc1，不仅可提高形成用导电材料均质地被覆了活性物质的复合体的导电 性，而且，使得邻接的复合体彼此的网状的结合容易，能够增大与集电体EC的接触面积，由 此，关系到电池容量的增大。另一方面，通过现有的粉体处理装置100形成了的电极材料EMp'的情况下，观察 不到如上所述的球状的复合体Pctl、触手状的导电材料Pc1,反倒是越延长复合化的处理时 间，越显出电池容量降低的倾向。认为这是因为，在活性物质和导电材料的分布不均衡的状 态下，由于持续长时间赋予粉体P线性的压缩剪切力，因此，活性物质和导电材料的结合会 因历时变化而切断、分离，会造成导电性降低。以上，根据本发明的粉体处理装置1，不必另外设置用于对比重或大小不同的粉体 Ph, h进行搅拌混合的特别的驱动机构等，通过与旋转收容体20的旋转运动协动而在旋转 收容体20的内部生成含涡流的紊流的一次处理单元M1，将比重或大小不同的粉体IVh充 分地搅拌混合，由二次处理单元M2对凝聚密度提高了的状态的凝聚体PJt予面压缩剪切力，形成复合体pe，同时，使该复合体Pe回流进行循环处理，由此，形成由导电材料被覆并较 大地成长为球状并且相互结合为网状的复合体P。，所以，能够制作作为最终的复合体Pc的 导电性非常高的电极材料EMp，ΕΜη。 需要说明的是，上述的实施方式中，作为最佳的适用例制作了锂离子二次电池用 的电极材料，但本发明不仅适用于这种锂离子二次电池用的电极材料，而且当然也适用于 具有同样的结构的电池用电极材料以及电气双层电容器、超级电容器等电容器用电极材料 等的蓄电电子零件用的电极材料的制作。
权利要求
1.一种粉体处理装置，其特征在于，该粉体处理装置具备旋转收容体，该旋转收容体将比重或大小不同的多种类的粉体供给到其内部，且沿规 定方向旋转；固定收容体，该固定收容体在其中心部收容所述旋转收容体；一次处理单元，其以与所述旋转收容体的内周面对向且沿轴方向延伸的方式配设，与 该旋转收容体的旋转运动协动而生成包含涡流的紊流，对所述比重或大小不同的粉体进行 搅拌混合；连通孔，其设置在所述旋转收容体的下部，将通过所述一次处理单元搅拌混合了的粉 体向旋转收容体周围的规定处理空间排出；二次处理单元，其与所述旋转收容体一体地形成，对从所述连通孔排出了的粉体，在与 所述固定收容体的内周面之间赋予面压缩剪切力而进行复合化处理，并且，使该复合化处 理后的粉体再次向所述旋转收容体的内部回流。
2.如权利要求1所述的粉体处理装置，其特征在于，所述一次处理单元是被固定支承 在所述旋转收容体的外部，与该旋转收容体的内周面设有规定的间隔，跨越该内周面的高 度方向大致整个区域而对向配置的圆筒状部件。
3.如权利要求1或2所述的粉体处理装置，其特征在于，所述二次处理单元由如下构 成多个压缩剪断部，其从所述旋转收容体的外周面下部向固定收容体侧突设，并具有其 表面与固定收容体隔开规定间隔、形成仿照对应的固定收容体的内周面那样的形状的对向 面，并且，所述多个压缩剪断部沿周方向设置规定间隔地配设；多个上升流发生部，其形成 于邻接的压缩剪断部之间，生成使从所述连通孔排出了的粉体向旋转收容体的内部回流那 样的上升流。
4.如权利要求3所述的粉体处理装置，其特征在于，所述上升流发生部是从所述压缩 剪断部的下方朝向上方地向旋转方向下游侧倾斜的、形成于邻接的压缩剪断部之间的斜向槽。
5.如权利要求4所述的粉体处理装置，其特征在于，所述连通孔在径向上贯通所述旋 转收容体地设置于各个所述斜向槽，并且，设置为与所述旋转收容体的内周面底部相对应 的高度。
6.如权利要求5所述的粉体处理装置，其特征在于，在所述旋转收容体上还设置有在 厚度方向贯通其底部的底部连通孔，并且，在所述旋转收容体的底部和所述固定收容体之 间，形成有连通所述底部连通孔和所述压缩剪断部的连通路。
7.如权利要求6所述的粉体处理装置，其特征在于，所述底部连通孔设置于与所述一 次处理单元大致同轴圆周上的所述旋转收容体的底面。
8.如权利要求1 7中任一项所述的粉体处理装置，其特征在于，所述粉体包含构成蓄 电电子零件用的电极材料的活性物质及导电材料。
全文摘要
本发明提供一种粉体处理装置，其能够以简单的结构对比重及大小不同的粉体均质且连续地进行一体化处理。具备被供给比重或大小不同的多种类的粉体(P)且向规定方向旋转的旋转收容体(20)、收容旋转收容体(20)的固定收容体(30)、以与旋转收容体(20)的内周面(20S)对向且沿轴方向延伸的方式配设，与该旋转收容体(20)的旋转运动协动而生成含涡流的紊流，对比重或大小不同的粉体(P)进行搅拌混合的一次处理单元(M1)、将通过一次处理单元(M1)搅拌混合后的粉体向旋转收容体(20)周围的规定处理空间排出的连通孔(25)、对从连通孔(25)排出的粉体(P)在其与固定收容体(30)的内周面(30S)之间赋予面压缩剪切力而进行复合化处理，并且，使该复合化处理后的粉体(P)再次向旋转收容体(20)的内部回流的二次处理单元(M2)。
文档编号B01J2/10GK102083516SQ20088012168
公开日2011年6月1日 申请日期2008年3月3日 优先权日2008年3月3日
发明者今纪裕, 小泽和典, 川合胜美, 片寄学, 藤崎隆支, 高崎隆雄 申请人:英耐时有限公司