CN102275746A - 向匣钵内部充填粉体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够将干燥状态的粉体向匣钵的内部以压实状态充填成中央部的厚度薄且周缘部的厚度厚的表面形状的向匣钵内部充填粉体的方法。在向匣钵(1)的内部供给了规定量的干燥的粉体的基础上,一边使第一压板(16)向粉体的表面下降至规定位置,一边对匣钵(1)施加振动,从而将粉体的表面成形为沿着第一压板的下表面形状形成的中央凹陷的形状。接着,利用第二压板(17)进一步按压所成形的粉体的表面,使得粉体得以压实。由此,能够提高烧成工序的生产效率和烧成质量。
Description
技术领域
本发明涉及将干燥状态的粉体以压实状态向匣钵的内部充填的方法,尤其是涉及适于将如锂电池的电极材料的陶瓷粉体以高充填效率向匣钵内部充填的向匣钵内部充填粉体的方法。
背景技术
在将成为锂电池及其他电子部件的原料的粉体以工业方法进行烧成的情况下通常采用的方法为,向被称为匣钵的升斗状的耐热容器充填粉体,并在烧成炉内进行烧成。若要提高该烧成工序的生产效率,则要求尽可能提高向匣钵充填粉体的充填效率。
作为提高粉体的充填效率的方法,很久以前开始就采用了振动充填法。例如,在专利文献1中,公开了一种在成形模具的内部对粉体进行压缩时施加0.5~100Hz的振动的方法。
在该专利文献1中,将粉体压缩成均匀的厚度。然而,从本发明的发明者的研究结果可知,若使在匣钵的中央部的充填厚度薄而使在周缘部的充填厚度厚,则与如专利文献1那样将粉体以均匀的厚度进行充填的情形相比,能够提高烧成质量。这是因为,这种粉体的热传导率低,所以匣钵的中央下部的升温速度相对低,因而根据匣钵内部的位置,粉体的烧成温度履历变得参差不齐,因此要使烧成质量变得均匀,则应在匣钵的中央部使充填厚度变薄,这有利于使热量容易传递。
但是,这种粉体怕接触水分,所以多半不能进行湿式充填,而且在干燥状态下处于蓬蓬松松的状态,所以很难成形为周缘部高的形状。即,最初向匣钵内部充填了粉体时,粉体的表面平坦,在这样的状态下,难以将粉体的上部向上方提升或在该形状的基础上将整体压实为中央凹陷的形状,可能不存在用于解决该问题的现有技术。
现有技术文献(专利文献)
专利文献1:JP特公平7-112637号公报
发明内容
因此,本发明是为了解决上述现有技术中的问题而提出的,其目的在于,提供一种能够将干燥状态的粉体向匣钵的内部以压实状态充填为中央部的厚度薄且周缘部的厚度厚的表面形状的向匣钵内部充填粉体的方法。
(1)用于解决上述问题的本发明是一种向匣钵内部充填粉体的方法,其特征在于,在向匣钵的内部供给了规定量的干燥的粉体的基础上,一边使第一压板向粉体的表面下降至规定位置,一边对匣钵施加振动,从而将粉体的表面成形为沿着第一压板的下表面形状形成的中央凹陷的形状,接着,利用第二压板来进一步按压所成形的粉体的表面,使得粉体得以压实。
(2)优选地,在减压箱内进行粉体的供给、成形、压实的各工序。
(3)在上述(2)的发明中,优选地,使减压箱内的气体环境与烧成炉内的气体环境相同。
(4)优选地,使第一压板的下表面形状和第二压板的下表面形状相同。
(5)优选地,第一压板的下表面形状和第二压板的下表面形状为中央部低且周缘部向上的倾斜面。
(6)在上述(5)的发明中,优选地,使周缘部的向上的倾斜面与匣钵的底面所成的角度在粉体的休止角以下。
若采用上述(1)的发明,则在向匣钵内部供给了规定量的干燥的粉体的基础上,一边对匣钵施加振动,一边使第一压板向粉体的表面下降至规定位置。粉体借助振动流动而在周缘部移动至最初的表面位置的上方,从而成形为沿着第一压板的下表面形状形成的中央凹陷的形状。然而,此时的密度不够大,所以之后利用第二压板进一步按压粉体的表面,从而使匣钵内部的粉体以大致均匀的密度得以压实。因此,即使向在烧成工序中升温偏慢的匣钵中央部的粉体热量也容易传递,所以能够消除烧成质量的不均匀。而且,与现有技术相比,还能够使匣钵内的烧成粉体重量增加,从而能够提高此后的烧成工序的生产效率。
另外,在现有技术中,充填在匣钵内部的粉体的表面处于自由状态,而且关于充填密度的不均匀也只能听其自然,但若采用本发明,则能够管理粉体的表面状态,所以能够消除各匣钵之间的偏差,从而能够使烧成质量变得均匀。进而,若采用本发明,则还能够得到如下的效果:在最初供给粉体时无需对粉体施加过大的压力,所以能够抑制污染的发生。
若采用上述(2)的发明,则在减压条件下进行粉体的供给、成形、压实的各工序,所以能够清除在粉体粒子之间存在的空气,从而能够相应地提高粉体的充填密度。另外,通过对粉体中的空气进行脱气,能够防止烧成质量因空中的氧气或水分而降低。进而,通过减压,同时还能够防止粉体的表面的发尘,从而还能够减少因粉体飞散导致的损耗。
若采用上述(3)的发明,则使减压箱内的气体环境与烧成炉内的气体环境相同,由此能够使粉体内部的空气彻底地被环境气体置换,从而能够提高烧成质量。
若采用上述(4)的发明,则能够利用第二压板在使利用第一压板成形的粉体的表面形状不被破坏的情况下进行压实。
若采用上述(5)的发明,则能够减少匣钵内部的粉体的烧成质量的不均匀,另外,若采用上述(6)的发明,则利用第一压板成形的粉体在移动中不会被破坏。
附图说明
图1是示出了向匣钵供给粉体的供给工序的说明图。
图2是用于说明利用第一压板的成形工序的图。
图3是用于说明利用第二压板的压实工序的图。
图4是示出了各工序中的匣钵内部的粉体的表面形状的变化的放大剖视图。
具体实施方式
下面,参照附图,对本发明实施方式进行详细说明。
在本实施方式中,匣钵为方形的石墨匣钵,粉体是用作为锂电池的正极材料的陶瓷粉体。该粉体的粒径为2~15μm,是怕接触水分的物质。另外,烧成是在氮气环境中进行的。然而,本发明并不限定于该实施方式。
首先,向利用辊式输送机等适当的搬送单元(未图示)搬送来的空匣钵1的内部,如图1所示那样供给粉体。匣钵1在减压箱2的内部得以支撑,并在被匣钵升降单元5提升至与具有粉体供给口3的盖4相密合的位置的状态下,由螺旋送料器6从上方供给粉体。优先使对每一个匣钵1的粉体供给量恒定,而且也可以在供给路径7上设置定量开关(cut-gate)等定量供给单元。如图1所示,粉体在匣钵1的内部自然地扩散。
此外,只要向减压箱2的内部供给了与后段的烧成炉的环境气体相同的氮气,则在粉体供给阶段,粉体粒子之间的空气被氮气置换,所以在烧成工序中粉体与氧气接触的可能性降低,这有利于实现本发明。也可以在该减压箱和炉体之间循环使用该氮气。在该实施方式中,在不对粉体施加过大压力的情况下进行向匣钵1内的充填操作,所以能够抑制污染(contamination)的发生。另外,在减压状态下供给粉体,所以也能够减少因发尘导致的粉体损耗。然而,根据粉体的种类,有的可以在氧化条件下进行烧成,在这样的情况下,显然只要对减压箱2的内部进行减压即可。
接着,供给有规定量的粉体的匣钵1被匣钵升降单元5装载于辊式输送机等适当的搬送单元之上,并搬送至图2所示的成形位置。在该成形位置,匣钵1装载于具有振动发生器11的支撑台12之上。另外,该支撑台12被支撑于具有弹簧13的底座14之上,被升降单元15提升至规定高度。此外,在该成形位置上也设置有减压箱2。
在匣钵1的上方,第一压板16被压板升降单元17支撑。第一压板16的尺寸稍微比匣钵1的内侧尺寸小,而且该压板16的下表面形状为中央部低且周缘部向上的倾斜面18。若将中央部作成如图示那样具有微微弯曲的弯曲面,则与完全平坦的形状相比,能够使粉体容易移动,这有利于实现本发明。将周缘部向上的倾斜面18与匣钵1的底面所成的角度α设定为粉体的休止角以下。
在向图2所示的成形位置搬送期间内,匣钵1内的粉体的表面因受到振动等影响而如图4(A)所示那样变为大致平坦,而且在图2所示的成形位置,一边通过压板升降单元17使第一压板16向粉体的表面下降,一边通过振动发生器11对匣钵1施加振动。如专利文献1中所示出那样,其频率在0.5~100Hz范围内即可,而且只要根据粉体的特性(流动性、冷凝性、粒度等)来适当设定即可。
该振动使粉体变为能够流动的状态,所以周缘部的粉体能够移动至其最初的高度(level)的上方,因此只要使第一压板16下降至比粉体的最初的高度低的位置,粉体的表面就成形为如图4(B)所示那样沿着第一压板16的下表面形状形成的形状,即该粉体的表面成形为中央凹陷的形状。此外,为了防止此时粉体从第一压板16和匣钵1之间的缝隙泄漏,第一压板16的周缘部优先采用直线(straight)形状。
接着,第一压板16被压板升降单元17提升,匣钵1被装载于辊式输送机等适当的搬送单元上,并搬送至图3所示的加压位置。第一压板16是用于决定粉体的表面形状的,而并不是特别用于施加按压力的部件。因此,在提升了第一压板16时粉体的形状可能会被破坏,但若如上所述那样使周缘部的向上的倾斜面18与匣钵1的底面所成的角度α在粉体的休止角以下,则能够防止表面形状被破坏。
在图3所示的加压位置,利用设置在减压箱2内部的第二压板21,按压已在前工序中成形的粉体的表面。第二压板21被如气缸那样的按压单元22支撑。另外,优先使该第二压板21的下表面形状与第一压板16的下表面形状相同。
设置在图2所示的成形位置的压板升降单元17具有能够使第一压板16下降至其行程末端的功能,而设置在图3所示的加压位置的按压单元22用于对粉体施加规定的压力。因此,匣钵1内部的粉体的表面如图4(C)那样得以按压,从而压实粉体整体。只要使第二压板21的下表面形状与第一压板16的下表面形状相同,则在所成形的粉体的表面形状未被破坏的状态下,能够均匀地压实粉体整体。
此外,在该实施方式中,使匣钵1从图2所示的成形位置移动至图3所示的加压位置,但也可以在同一个位置上同时设置第一压板16和第二压板21,并在该同一个位置实施这两个工序。
使第二压板21上升,则如图4(D)所示,在匣钵1内部的粉体压实成中央凹陷的形状,在维持这样的状态的情况下搬送至烧成炉并在氮气环境中进行烧成。为了便于操作,该搬送的区间为可能会是开放于大气中的空间,但因粉体的表面得以压实而空气难以侵入,所以不会影响烧成质量。
若将粉体充填成如图4(D)所示的断面形状并进行烧成,则炉内的热量也容易向匣钵1的中央底部传递,所以与在如图4(A)所示的现有技术中的充填状态下进行烧成的情形相比,升温速度变得均匀,因此能够消除粉体的烧成质量在匣钵1内的各位置不均匀的现象。另外,由于整体得以压实,所以若采用本发明,则能够使每个匣钵内的粉体重量增加20~30%,从而能够提高烧成工序的生产效率。
如上所说明,若采用本发明,则能够得到如下效果:能够将干燥状态的粉体向匣钵的内部以压实状态充填成中央部的厚度薄且周缘部的厚度厚的表面形状,从而能够提高烧成工序的生产效率和烧成质量。
附图标记说明
1 匣钵
2 减压箱
3 粉体供给口
4 盖
5 匣钵升降单元
6 螺旋送料器
7 供给路径
11 振动发生器
12 支撑台
13 弹簧
14 底座
15 升降单元
16 第一压板
17 压板升降单元
18 倾斜面
21 第二压板
22 按压单元
Claims (7)
1.一种向匣钵内部充填粉体的方法,其特征在于,在向匣钵内部供给了规定量的干燥的粉体的基础上,一边使第一压板向粉体的表面下降至规定位置,一边对匣钵施加振动,从而将粉体的表面成形为沿着第一压板的下表面形状形成的中央凹陷的形状,接着,利用第二压板来进一步按压所成形的粉体的表面,使得粉体得以压实。
2.如权利要求1所述的向匣钵内部充填粉体的方法,其特征在于,在减压箱内进行粉体的供给、成形、压实的各工序。
3.如权利要求2所述的向匣钵内部充填粉体的方法,其特征在于,使减压箱内的气体环境与烧成炉内的气体环境相同。
4.如权利要求1所述的向匣钵内部充填粉体的方法,其特征在于,使第一压板的下表面形状和第二压板的下表面形状相同。
5.如权利要求4所述的向匣钵内部充填粉体的方法,其特征在于,第一压板的下表面形状及第二压板的下表面形状为中央部低且周缘部向上的倾斜面。
6.如权利要求5所述的向匣钵内部充填粉体的方法,其特征在于,使周缘部的向上的倾斜面与匣钵的底面所成的角度在粉体的休止角以下。
7.如权利要求1所述的向匣钵内部充填粉体的方法,其特征在于,粉体为电子部件的原料粉体。
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