JP2010284646A5

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Publication number: JP2010284646A5
Application number: JP2010132396A
Authority: JP
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2030-06-09

Description

第二前駆体を乾燥前駆体粉末状で有する第二エアロゾルは、第二エアロゾルガス中に懸濁され得て、そしてプラズマ発生ゾーンの後に又は下流に導入され得る。この配置は、第二エアロゾルが、プラズマを発生させる高強度の電気および／又は磁場領域（ＲＦ、マイクロ波、ＤＣ等）を通過しないことを確実にする。しかしながら、第二エアロゾルは、プラズマの「残照」領域に注入され得る。ある場合には、第二前駆体の乾燥前駆体粉末は、それが分解した後に第一前駆体によって、そして場合によってはまた第一エアロゾルガスおよび／又はプラズマガスからの原子によって少なくとも部分的に被覆される粒子を含有する。加えて、第一前駆体材料はシェル材料を含有し得てそして第二前駆体はコア材料を含有し得て、そして構造化粒子は構造ナノ粒子であり得る。

高強度場ゾーンから下流に、第二エアロゾルガス中に懸濁された第二前駆体を有する第二エアロゾルが導入される。この配置は、第二エアロゾルが、プラズマを発生させる高電場および／又は高磁場領域（ＲＦ、マイクロ波、ＤＣ等）を通過しないことを確実にする。しかしながら、第二エアロゾルは、プラズマの「残照」領域、高強度場ゾーンに直接に隣接したプラズマトーチの領域に注入され得る、すなわち、高強度場ゾーンと残照との間には他の領域はない。残照領域は、ガス又は液からプラズマを発生させるのに十分な高強度場はないが、高温（＞１００℃）を有し得て、且つガスに加えて、高エネルギー帯電した種、化学ラジカル、液および固体を含有し得る。当然のことながら、残照領域は、自由電子とイオンおよび化学ラジカル種を含有することによって、実際は最もよくプラズマ領域と分類され得る。これらのプラズマ種（例えば、高エネルギー帯電した種）は、流れ又は拡散によって高強度場領域から最初に入るが、いくつかのラジカル、イオンおよび電子が高エネルギー帯電した種から残照領域内でなお生成され得る。

第二前駆体は、第二材料を含む乾燥前駆体粉末状で存在し得る。ある場合には、第二材料は、第一前駆体が分解した後に第一前駆体からの第一材料、そして時には第一エアロゾルガスおよび／又はプラズマガスからの原子によって少なくとも部分的に被覆される粒子を含有する。このようにして、望ましい構造、形状、サイズおよび／又は特性を持って前に製造された粒子状の第二材料が、新規な構造化粒子を製造するために様々な材料によって少なくとも部分的に被覆され得る。本発明の目的のために、用語の「構造化粒子」とは、望ましい製造時の形状、サイズ、材料の混合、材料の混合物のサイズおよび／又は構造を有する粒子として定義される。

本発明の方法は、プラズマの高強度場ゾーンに、第一ガスに加えて不活性ガスでもあるプラズマガスを通すことをさらに含み得る。ある場合には、第二材料は、リチウム合金材料、すなわちリチウムと合金化し得る材料であり、そしてスズ、シリコン、アルミニウム、チタン、ゲルマニウム、それらの組み合わせ等のような元素を含有し得る。他の例では第二材料はリチウム化合物である。第一材料は、炭素、窒素、酸素、それらの組み合わせ等から選択される元素を含有し得て、事例的には炭素、炭化物、窒化物、酸化物等を含有する。また、当然のことながら、本発明の方法は、第一前駆体および／又は第二前駆体材料で製造されているコアおよび／又は被覆膜を有する多層コアおよび／又は多層被覆膜を有する構造化粒子の形成法を提供する。

プラズマトーチ３４０上の導波管３６０を用いてマイクロ波エネルギーを集中させると、プラズマはプラズマトーチ３４０内に位置する高強度場ゾーン３４２で発生され得る。第一エアロゾルがプラズマトーチ３４０の高強度場ゾーン３４２を通る時、高強度場ゾーン３４２の温度は第一前駆体３０６の少なくとも一部の分解が起るほどである。分解した第一前駆体３０６はプラズマトーチ３４０の高強度場ゾーン３４２を出て煙突領域３７０中に入る。高強度場ゾーン３４２を出ると、分解した第一前駆体３０６の原子は固形に凝縮し得る。

Claims

乾燥前駆体粉末であり、第一材料を含有する第一前駆体を用意する工程、
第一ガスを用意する工程、
高強度場ゾーンと高強度場ゾーンの下流である残照領域とを有するプラズマを用意する工程、
第一ガスおよび第一前駆体をプラズマの高強度場ゾーンを通す工程、
プラズマの高強度場ゾーン内で第一前駆体中の第一材料の少なくとも一部を分解する工程、
乾燥前駆体粉末であり、第二材料を含有する第二前駆体を用意する工程、
第二前駆体を第二ガス中に懸濁させてエアロゾルを製造する工程、
残照領域中にエアロゾルを通し、その際にエアロゾルに高強度場ゾーンを迂回させる工程、
分解した第一材料をプラズマの高強度場ゾーンから除く工程、および
分解した第一材料の少なくとも一部をエアロゾル中の第二材料上に凝縮させて、複合粒子を製造する工程、
を含み、
前記複合粒子を第二前駆体内の第二材料として用い、そして第一前駆体の一部であって且つプラズマの高強度場ゾーンで分解した第三材料をエアロゾル中の複合粒子上に凝縮させて、さらなる複合粒子を製造する工程をさらに含み、
前記さらなる複合粒子を第二前駆体内の第二材料として用い、そして第一前駆体の一部であって且つプラズマの高強度場ゾーンで分解した第四材料をエアロゾル中のさらなる複合粒子上に凝縮させて、よりさらなる複合粒子を製造する工程をさらに含む、
前記よりさらなる複合粒子の製造方法。
前記第一前駆体が複数の材料を含有する請求項１に記載の製造方法。
前記第一ガス中に前記第一前駆体を懸濁させて、プラズマの高強度場ゾーンを通る第一エアロゾルを製造する工程をさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
前記第一材料の少なくとも一部を分解する工程が、前記第一材料の少なくとも一部を蒸発させる工程である請求項１に記載の製造方法。
前記よりさらなる複合粒子が、ミクロンサイズの粒子、サブミクロンサイズの粒子およびナノメートルサイズの粒子からなる群から選択される粒子である請求項１に記載の製造方法。
［但し、ミクロンサイズの粒子とは１〜１０００μｍの、サブミクロンサイズの粒子とは２００〜１０００ｎｍの、そしてナノメートルサイズの粒子とは１〜２００ｎｍの平均外径を有する粒子をいう。］
前記よりさらなる複合粒子が、コア−シェル構造の１〜２００ｎｍの平均外径を有する粒子である請求項１に記載の製造方法。
前記よりさらなる複合粒子が、分解した第一材料によって部分的に被覆された第二材料で製造されたコアを有する請求項１に記載の製造方法。
前記第一材料が、金属、炭素、窒素及び酸素からなる群から選択される１種以上の元素を含有する請求項１に記載の製造方法。
前記第二材料が、１〜２００ｎｍの平均径を有する粒子状である請求項１に記載の製造方法。
前記第二材料が、リチウム化合物である請求項１に記載の製造方法。
前記第二材料が、リチウム合金材料である請求項１に記載の製造方法。
前記エアロゾルがプラズマの高強度場ゾーン内で終了する管を通る請求項１に記載の製造方法。
前記プラズマの高強度場ゾーンを通るプラズマガスを供給する工程をさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
前記プラズマが、非酸化性のプラズマである請求項１に記載の製造方法。
前記よりさらなる複合粒子が、１０００ｎｍ未満の平均外径を有する請求項１に記載の製造方法。
前記よりさらなる複合粒子が、５００ｎｍ未満の平均外径を有する請求項１に記載の製造方法。