JPWO2015015795A1 - SiOX powder manufacturing method and SiOX powder manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
リチウムイオン二次電池の負極活物質及びガスバリアフイルムの蒸着材料として用いられるSiOX粉末を連続的に安価に製造する。金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末をプラズマ炎で加熱溶融させる工程と、加熱溶融された混合造粒粉末の溶融液滴を加熱炉で気化させてSiOX化反応を行わせる工程と、生成されたSiOXガスを不活性ガスで急冷却してSiOX微粉末を析出させる工程とを有する。SiOx powder used as a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries and a vapor barrier material for gas barrier film is continuously manufactured at a low cost. A step of heating and melting the mixed granulated powder of the metal Si powder and the SiO2 powder with a plasma flame, a step of causing the molten droplets of the heated and melted mixed granulated powder to vaporize in a heating furnace, and performing a SiOX conversion reaction; And a step of rapidly cooling the generated SiOx gas with an inert gas to precipitate SiOx fine powder.
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池の負極活物質及びガスバリアフィルムの蒸着材料として用いられるSiOX粉末の製造法及び製造装置に関する。The present invention relates to a method and an apparatus for producing SiO X powder used as a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery and a vapor deposition material for a gas barrier film.
近年、携帯型の電子機器、通信機器等の著しい発展に伴い、経済性又は機器の小型化、軽量化の観点から、更には電気自動車、風力発電、太陽電池の蓄電用の観点から、高エネルギー密度、高容量の二次電池の開発が強く要望されている。リチウムイオン二次電池は、高寿命、高容量であることから、電源市場において高い需要の伸びを示している。
リチウムイオン二次電池は、正極、負極及びこれら両極の間に電解液を含浸させたセパレータを有し、充放電によってリチウムイオンが電解液を介し正極と負極との間を往復するように構成されている。
負極には、リチウムイオンの吸蔵放出が可能な活物質(負極活物質)が用いられ、現状では、カーボン系負極材が一般的である。In recent years, with the remarkable development of portable electronic devices, communication devices, etc., high energy from the viewpoint of economy or miniaturization and weight reduction of devices, and also from the viewpoint of storage of electric vehicles, wind power generation, solar cells. There is a strong demand for the development of secondary batteries with high density and high capacity. Since lithium ion secondary batteries have a long life and a high capacity, they show a high demand growth in the power supply market.
A lithium ion secondary battery has a positive electrode, a negative electrode, and a separator impregnated with an electrolytic solution between the two electrodes, and is configured such that lithium ions reciprocate between the positive electrode and the negative electrode through the electrolytic solution by charging and discharging. ing.
For the negative electrode, an active material capable of occluding and releasing lithium ions (negative electrode active material) is used, and at present, a carbon-based negative electrode material is common.
ところが、カーボン系負極活物質のエネルギー密度向上は限界にきており、エネルギー密度の更なる向上を目指して様々な負極活物質の開発が進められている。その中でもSi系負極活物質が非常に有望な材料として注目を浴びている。
金属Siを負極活物質に用いると、リチウムイオン吸蔵容量はカーボン系負極活物質の10倍位の吸蔵容量がある。しかし、吸蔵容量が大きいため充放電時の金属Siの体積膨張収縮が大きく、金属コーティング皮膜の亀裂により充放電のサイクル特性が急激に低下し、実用できる状況に至っていない。
金属Siよりリチウムイオン吸蔵容量は落ちるが、充放電時の体積膨張収縮が小さく、充放電のサイクル特性が低下しにくい材料として、SiOを使用すると効果的であることが知られている。However, the improvement in the energy density of the carbon-based negative electrode active material has reached its limit, and various negative electrode active materials have been developed with the aim of further improving the energy density. Among them, Si-based negative electrode active materials are attracting attention as very promising materials.
When metal Si is used for the negative electrode active material, the lithium ion storage capacity is about 10 times that of the carbon-based negative electrode active material. However, since the storage capacity is large, the volumetric expansion and contraction of metal Si during charge / discharge is large, and the cycle characteristics of charge / discharge are rapidly deteriorated due to cracks in the metal coating film.
Lithium ion storage capacity is lower than that of metal Si, but it is known that it is effective to use SiO as a material in which volume expansion / contraction during charge / discharge is small and charge / discharge cycle characteristics are unlikely to deteriorate.
しかし、SiOは、SiOXのX値の変化により、リチウムイオン吸蔵容量、充放電に伴う体積膨張収縮の程度がそれぞれ異なる。従って、どこに最適点を求めるかは、カーボン系負極活物質との配合比率、バインダーの選択等対応手段が様々である。それに併せてSiOXのX値を任意にコントロールできる製造手段が求められている。
一般的に、SiOXの製造法の多くは、加熱炉でSiOXガスを発生させ、それを析出基体に析出させて塊状のSiOX製品を造る。これを粉砕し粒子径の調整をしてリチウムイオン二次電池用の負極活物質粉末を製造している。
この方式で微粉末を造るには、加熱炉への材料投入や析出SiOXの回収がバッチ式であるため、生産性が低い。また、粉砕し粒子径を調整する工程での製造コストが非常に大きいことや粉砕時に不純物が混入し易いという問題がある。However, SiO has different lithium ion storage capacity and volume expansion / contraction due to charge / discharge depending on the change of X value of SiO X. Accordingly, there are various means for determining the optimum point, such as the blending ratio with the carbon-based negative electrode active material and the selection of the binder. In conjunction with this, a manufacturing means capable of arbitrarily controlling the X value of SiO X is required.
In general, many of the preparation of SiO X, to generate a SiO X gas in a heating furnace, it is precipitated in the precipitation substrate produce SiO X product bulk. This is pulverized and the particle diameter is adjusted to produce a negative electrode active material powder for a lithium ion secondary battery.
In order to produce a fine powder by this method, since the material input to the heating furnace and the recovery of the deposited
これに対し、SiOXの製造法に関する様々な技術が提案されている。
例えば、特許文献1には、一酸化珪素の製造方法が開示されている。特許文献1の製造方法は、まず、シリコン金属粉末を、キャリアガスを用いて70g/min以上の供給量で、雰囲気ガス中に噴出しているプラズマジェット中に投入する。次に、このプラズマジェット中で蒸気としたシリコン金属粉未を、キャリアガス及び雰囲気ガスのうち少なくとも何れか一方に含有されている酸素ガスと接触させて合成反応を起こさせる。次に、この合成反応で生じる反応フレームを維持しつつ連続的に一酸化珪素蒸気を生成する。次に、この生成する一酸化珪素蒸気を急冷して得られた粗生成物を1,400℃〜1,800℃で蒸留して一酸化珪素を得ている。
また、特許文献2には、リチウムイオン二次電池の負極活物質及びガスバリアフィルムの蒸着材料として用いられるSiOX(X<1)の製造方法が開示されている。特許文献2の製造方法は、まず、金属Si粉末とSiO2粉末又はSiO粉末からなる混合原料をプラズマ加熱により気化させてSiOガスとする。次に、析出基板に珪素酸化物SiOX(X<1)として析出させた後、これをボールミルで破砕して粉末状の珪素酸化物を得ている。On the other hand, various techniques relating to a method for producing SiO X have been proposed.
For example,
食品包装や医療品及び医薬品を処理する分野では、食品や医薬品等の劣化防止のため、酸素や水分が包装材料を透過しないように、包装材料には高いガスバリア性が求められている。
近年、ガスバリア性が高く、透明性に優れるSiO蒸着膜を有する包装材料が注目されている。例えば、高分子フィルムにSiO蒸着膜を成膜させた食品包装フィルム等が生産されている。なお、透明性に優れることは、外観から包装内容物を観察して変質や劣化を確認するために必要である。特に、食品等を包装する包装用材料にとっては必須の特性といえる。In the field of processing food packaging, medical products, and pharmaceuticals, the packaging material is required to have high gas barrier properties so that oxygen and moisture do not permeate the packaging material in order to prevent deterioration of the food, pharmaceuticals, and the like.
In recent years, a packaging material having a SiO vapor deposition film having high gas barrier properties and excellent transparency has been attracting attention. For example, food packaging films in which a SiO film is formed on a polymer film are produced. It should be noted that excellent transparency is necessary for observing the package contents from the appearance and confirming alteration and deterioration. In particular, it can be said to be an essential property for packaging materials for packaging foods and the like.
特許文献1には、金属シリコン供給量70g/min以上、金属粉末粒子径400μm以下(平均粒子径100μm)が好ましいことが記載されている。また、プラズマジェット中に供給されたシリコン金属粉末は蒸気となり、酸素ガスと反応させて一酸化珪素を合成することが記載されている。更に、反応フレーム内の温度はプラズマからの熱及び反応熱により3,000K(2,727℃)以上に昇温することが記載されている。
しかし、一般的にはDC(直流)プラズマジェットのプラズマ炎の速度は300m/sec以上と非常に高速である。従って、金属Si粉末の粒子径が50μmを超えるような大きな粒子は溶融して液滴にはなっても、短時間では蒸発(気化)せず、金属Siが大量に残るという問題がある。
一方、仮に金属Siの平均粒子径を10μm以下の小さな材料にすると、材料供給が非常に不安定になる。従って、材料供給と酸素ガス供給との混合比率が時々刻々と変化して、安定したSiOXの組成のものを製造しにくいという問題がある。
However, in general, the speed of a plasma flame of a DC (direct current) plasma jet is as high as 300 m / sec or more. Therefore, even if a large particle having a particle diameter of metal Si powder exceeding 50 μm is melted to form droplets, there is a problem that a large amount of metal Si remains without being evaporated (vaporized) in a short time.
On the other hand, if the average particle diameter of the metal Si is a small material of 10 μm or less, the material supply becomes very unstable. Therefore, there is a problem that the mixing ratio between the material supply and the oxygen gas supply changes every moment and it is difficult to manufacture a material having a stable SiO X composition.
また、特許文献1には、プラズマ炎からの熱及び金属Si蒸気と酸素との反応熱で、プラズマ炎の温度は3,000K(2,727℃)以上に昇温すると記載されている。しかし、金属Siの気化熱は反応熱より遙かに大きく、材料供給量が多くなるとプラズマ炎の温度は急激に低下し、気化しきれない金属Siが大量に残るという問題がある。
また、材料供給量と理論酸素量とを計算して目的とするストイキメトリの原子量比で投入したとしても、プラズマ炎内は温度が均一でなく部分的に温度差が大きいため、投入され飛散した金属Siとの均一な酸化反応は起こらない。従って、部分的に酸化反応が進んで、気化した金属SiはSiO2になる比率が非常に多くなる。Further,
Moreover, even if the material supply amount and the theoretical oxygen amount were calculated and introduced at the target stoichiometric atomic weight ratio, the temperature was not uniform in the plasma flame and the temperature difference was partially large, so it was introduced and scattered. A uniform oxidation reaction with metal Si does not occur. Therefore, the oxidation reaction proceeds partially, and the ratio of vaporized metal Si to SiO 2 becomes very large.
一方、特許文献2では、金属Si粉末とSiO2粉末又はSiO粉末からなる混合原料をプラズマ加熱により気化させてSiOガスとした後、析出基板に珪素酸化物SiOX(X<1)として析出させることが記載されている。しかし、そのプラズマ炎の中心温度は5,000℃〜100,000℃にするのが好ましく、より好ましくは10,000℃〜20,000℃であると記載されているだけである。特許文献2には、どのようなプラズマ装置でどのようなプラズマ操業条件、原料粒子径、材料供給速度で操業させるかは記載されていない。
例えば、RF(高周波誘導)熱プラズマ装置を使用した場合、プラズマ炎の温度は10,000℃以上の超高温度であっても、プラズマ炎の熱容量は非常に小さい。従って、金属Siは粒子径の小さいものは溶融し気化するものもあるが、粒子径の大きなものは、かなり多くのものが、溶融したものがそのまま球状化固化するだけでSiOは生成しにくい。On the other hand, in
For example, when an RF (high frequency induction) thermal plasma apparatus is used, the heat capacity of the plasma flame is very small even if the temperature of the plasma flame is an ultrahigh temperature of 10,000 ° C. or higher. Accordingly, some metal Si having a small particle size melt and vaporize, but a large number of ones having a large particle size are spheroidized and solidified as they are, and it is difficult to produce SiO.
これは、プラズマ炎は非常に高温ガスであるが熱容量が非常に小さく、一方、金属Siの気化熱は非常に大きいため、金属Si投入によりプラズマ炎の温度が瞬時に急低下し、殆どの粒子は気化しないためである。加えて、プラズマ炎内に投入された金属Si粉末とSiO2粉末又はSiO粉末からなる混合原料は、八方に飛散し、また気化温度が大きく異なるため、金属Si粉末とSiO2粉末との混合粒子の合成反応が起こりにくいためである。
すなわち、10,000℃〜20,000℃のプラズマ炎に金属Si粉末とSiO2粉末及び/又はSiO粉末との混合粉末を投入して、これら全てを完全気化させてSiOX化反応を起こさせるためには、極めて少量の材料投入にするか、大容量のRF(高周波誘導)熱プラズマ装置にする必要がある。従って、特許文献2では金属Si粉末とSiO2粉末及び/又はSiO粉末との混合粉末を全て完全気化させてSiOX化反応を起こさせるには不十分である。This is because the plasma flame is a very hot gas but has a very small heat capacity, while the heat of vaporization of metal Si is very large. Is because it does not vaporize. In addition, the mixed raw material consisting of the metal Si powder and the SiO 2 powder or the SiO powder charged into the plasma flame is scattered in all directions and the vaporization temperature is greatly different, so the mixed particles of the metal Si powder and the SiO 2 powder This is because the synthesis reaction is difficult to occur.
That is, a mixed powder of metal Si powder and SiO 2 powder and / or SiO powder is introduced into a plasma flame at 10,000 ° C. to 20,000 ° C., and these are completely vaporized to cause SiO X conversion reaction. For this purpose, it is necessary to use a very small amount of material or to use a large-capacity RF (high frequency induction) thermal plasma apparatus. Therefore, in
更に、特許文献2ではスプラッシュを抑制するために、SiOガスを発生する原料をプラズマ炎によって高温に加熱すると、気化した金属珪素及び酸素が原子状で反応してSiOガスが発生し、このSiOガスを析出させて得られるSiOX(X<1)は、結晶質の金属珪素及び二酸化珪素を含むことなく金属珪素が均一に分布し、非結晶質となることが有効であるとしている。
スプラッシュとは、気化したSiOガスとともに、気化していない金属珪素及び二酸化珪素の微粒子が飛散する現象である。SiO蒸着膜を成膜する際にスプラッシュが発生すると、高分子フィルム上のSiO蒸着膜に、気化していない微細な粒子が付着し、ピンホール等の欠陥が生じ、ガスバリア性を悪化させる。Further, in
Splash is a phenomenon in which fine particles of metal silicon and silicon dioxide that are not vaporized are scattered together with vaporized SiO gas. If splash is generated when forming the SiO vapor deposition film, fine particles that are not vaporized adhere to the SiO vapor deposition film on the polymer film, causing defects such as pinholes, and gas barrier properties are deteriorated.
しかし、特許文献2の製造方法では、上述したように金属Si粉末及びSiO2粉末はプラズマ炎の中で気化して原子状になるどころか、気化せずに液滴のままである場合が大半である。すなわち、どのような粒子径の粉末原料をどのようなプラズマ装置のプラズマ炎(温度、プラズマ炎の速度)の中で加熱するのかが重要であるが、特許文献2にはこれについては記載されていない。
DC(直流)プラズマ溶射ガンの10,000℃のプラズマ炎の温度の場合、プラズマ炎の速度が速いため、DC(直流)プラズマ溶射ガンで一般的に使用されている平均粒子径D50が30μmレベルの金属Si粉末を供給しても、大半の粉末は一部が溶融するだけでほとんどガス化しない。However, in the manufacturing method of
In the case of a temperature of 10,000 ° C. plasma flame of a DC (direct current) plasma spray gun, the average particle size D 50 generally used in the DC (direct current) plasma spray gun is 30 μm because the speed of the plasma flame is high. Even if a level of metal Si powder is supplied, most of the powder is only partially melted and hardly gasified.
また、プラズマ炎の速度の非常に遅いRF(高周波誘導)熱プラズマ装置の10,000℃のプラズマ炎の中に、更に粒子径の小さい平均粒子径D50が20μmレベルの金属Si粉末を30g/minの少ない供給量で操業しても、気化せず金属Siがそのまま溶融球状化した粒子となって回収されるだけであることを確認している。
このように、特許文献2の製造法で、金属Siを含まない非結晶質のSiOXを製造することは、かなり非現実的であることが判った。In addition, in a plasma flame at 10,000 ° C. of an RF (radio frequency induction) thermal plasma apparatus having a very slow plasma flame speed, a metal Si powder having a smaller average particle diameter D 50 of 20 μm is obtained in an amount of 30 g / It has been confirmed that even when the operation is performed with a small supply amount of min, metal Si is not vaporized and is simply recovered as molten spheroidized particles.
As described above, it has been found that it is quite unrealistic to produce amorphous SiO X containing no metal Si by the production method of
本発明は、上述する問題点を解決するためになされたもので、その目的は、リチウムイオン二次電池の負極活物質及びガスバリアフィルムの蒸着材料として用いられるSiOX粉末を連続的に安価に製造することができるSiOX粉末製造法及びSiOX粉末製造装置を提供することにある。The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to continuously and inexpensively produce SiO X powder used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery and a vapor deposition material of a gas barrier film. and to provide a SiO X powder preparation and SiO X powder production apparatus capable of.
本発明のSiOX粉末製造法は、金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末をプラズマ炎で加熱溶融させる工程と、加熱溶融された混合造粒粉末の溶融液滴を加熱炉で気化させてSiOX化反応を行わせる工程と、生成されたSiOXガスを不活性ガスで急冷却してSiOX微粉末を析出させる工程とを有する。
また、本発明のSiOX粉末製造装置は、プラズマ炎を噴出するプラズマガンを備えるDC(直流)プラズマ装置又はRF(高周波誘導)熱プラズマ装置と、金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末をプラズマ炎中に噴霧する粉末供給装置と、プラズマ炎にて加熱溶融された混合造粒粉末の溶融液滴を気化させてSiOX化反応を行わせる加熱炉と、生成されたSiOXガスを不活性ガスで急冷却してSiOX微粉末を析出させる冷却装置とを有する。The SiO X powder production method of the present invention includes a step of heating and melting a mixed granulated powder of metal Si powder and SiO 2 powder with a plasma flame, and vaporizing molten droplets of the heated and melted mixed granulated powder in a heating furnace. And a step of causing the SiO X reaction to be performed, and a step of rapidly cooling the generated SiO X gas with an inert gas to precipitate SiO X fine powder.
Moreover, the SiO X powder production apparatus of the present invention is a mixed granulation of a DC (direct current) plasma apparatus or an RF (high frequency induction) thermal plasma apparatus equipped with a plasma gun for ejecting a plasma flame, and a metal Si powder and SiO 2 powder. Powder supply device for spraying powder into plasma flame, heating furnace for vaporizing molten droplets of mixed granulated powder heated and melted in plasma flame to perform SiO X conversion reaction, and generated SiO X gas And a cooling device for precipitating SiO X fine powder by rapid cooling with an inert gas.
本発明は、金属Si粉末原料に高純度(4N以上)Si粉末を用いる。高純度(4N以上)Si粉末は、例えば、半導体や太陽電池用等のシリコンウエーハ製造工程で発生する金属Siスラッジを高純度(4N以上)に再生して使用する。
元々、半導体や太陽電池用等に用いられる金属Siは、非常に高純度に精製されたものである。しかし、シリコンウエーハのスライス、研磨工程で発生した粉末は、非常に微粒子で扱いにくく、不純物に汚染されたスラッジとして回収され、廃棄物としてコストをかけて処理されている。In the present invention, high purity (4N or more) Si powder is used as a metal Si powder raw material. The high-purity (4N or higher) Si powder is used by regenerating metal Si sludge generated in a silicon wafer manufacturing process such as for semiconductors and solar cells to a high purity (4N or higher).
Originally, metal Si used for semiconductors, solar cells and the like has been purified to a very high purity. However, the powder generated in the silicon wafer slicing and polishing process is very difficult to handle with fine particles, collected as sludge contaminated with impurities, and processed as waste as cost.
本発明は、金属Si粉末とSiO2粉末とが、それぞれの平均粒子径D50が10μm以下、好ましくは平均粒子径D50が5μm以下の金属Si粉末とSiO2粉末とを使用し、SiOXのX値が0.5〜1.8になるように金属Si粉末とSiO2粉末との混合比率を設定する。
本発明は、これらの混合粉末原料に水、溶剤、分散剤、バインダーを混ぜて、ミキサーにて十分に撹拌混合し、スラリー化したものを噴霧乾燥法(スプレードライ)で平均粒子径D50を10μm〜50μmに造粒した金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末を使用することが好ましい。The present invention is a metal Si powder and SiO 2 powder, each having an average particle diameter D 50 of 10μm or less, preferably have an average particle diameter D 50 using the following metal Si powder and SiO 2 powder 5 [mu] m, SiO X The mixing ratio of the metal Si powder and the SiO 2 powder is set so that the X value of is 0.5 to 1.8.
The present invention, water in these mixed powder materials, solvent, dispersing agent, by mixing a binder, well stirred mixture by a mixer, spray drying method obtained by slurrying the average particle diameter D 50 at (spray-dried) It is preferable to use a mixed granulated powder of metal Si powder and SiO 2 powder granulated to 10 μm to 50 μm.
また、金属Si粉末とSiO2粉末とを一定比率で均一混合造粒し、その原料を二次原料として使用する。金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒であるこの二次原料は、微粉体同士の反応性を高め、プラズマ炎内での金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末の溶融と気化とに大きな効果を発揮する。しかも、金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末の粒子内には金属Si粉末とSiO2粉末とが一定比率で存在するため、SiOXガスのX値が非常に安定した原子比の組成に容易にすることができる。Further, the metal Si powder and the SiO 2 powder are uniformly mixed and granulated at a constant ratio, and the raw material is used as a secondary raw material. This secondary raw material, which is a mixed granulation of metal Si powder and SiO 2 powder, enhances the reactivity between fine powders, and melts the mixed granulated powder of metal Si powder and SiO 2 powder in the plasma flame. It has a great effect on vaporization. In addition, since the metal Si powder and the SiO 2 powder are present in a certain ratio in the particles of the mixed granulated powder of the metal Si powder and the SiO 2 powder, the X value of the SiO X gas has an extremely stable atomic ratio. Easy to composition.
本発明は、プラズマ炎を発生する装置に、DC(直流)プラズマ装置又はRF(高周波誘導)熱プラズマ装置を使用し、6,000K(5,727℃)以上のプラズマ炎に金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末を吹き込み加熱溶融(一部は気化する)させる。このとき、プラズマ炎の中での材料飛翔速度が150m/sec〜3m/secになるようにプラズマガンのノズル径を調整することが好ましい。
通常、DC(直流)プラズマ装置は、プラズマ炎であるフレームの速度が高速であることが特徴である。DC(直流)プラズマ装置は、プラズマ溶射のようなマッハ2レベルのプラズマジェットに高融点のセラミックス粉末を投入し、材料を瞬時に溶融させて高速で基材に溶着させることにより、高密着力の被膜を形成するのに汎用的に用いられている。The present invention uses a DC (direct current) plasma device or an RF (radio frequency induction) thermal plasma device as a device for generating a plasma flame, and a metal Si powder and SiO for a plasma flame of 6,000 K (5,727 ° C.) or more. The mixed granulated powder with 2 powders is blown and melted by heating (partially vaporized). At this time, it is preferable to adjust the nozzle diameter of the plasma gun so that the material flight speed in the plasma flame is 150 m / sec to 3 m / sec.
In general, a DC (direct current) plasma apparatus is characterized by a high speed flame that is a plasma flame. A DC (direct current) plasma device is a high-adhesion coating film that is made by introducing a high melting point ceramic powder into a
しかし、DC(直流)プラズマ装置は、本発明のように金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末を原料にして、この混合造粒粉末を加熱溶融(一部は気化する)させるためには、フレームの速度が速すぎる。そのため、金属Siのように溶融熱及び気化熱の大きな材料は、溶融はしても気化するには熱量、反応時間の面から不十分である。
故に、DC(直流)プラズマ装置は、プラズマガン先端部のノズル径を大きくして、プラズマ炎の中での材料飛翔速度を150m/sec以下にすることにより、反応時間を長くして溶融と気化及び化学反応を促進させる特殊な構造とする。However, the DC (direct current) plasma apparatus uses the mixed granulated powder of the metal Si powder and the SiO 2 powder as a raw material and heats and melts (partially vaporizes) the mixed granulated powder as in the present invention. The frame speed is too fast. For this reason, a material having a large heat of fusion and heat of vaporization, such as metal Si, is insufficient in terms of heat amount and reaction time for vaporization even if it is melted.
Therefore, the DC (direct current) plasma device increases the nozzle diameter at the tip of the plasma gun and makes the material flight speed in the plasma flame 150 m / sec or less, thereby increasing the reaction time and melting and vaporizing. And a special structure that promotes chemical reactions.
ところで、プラズマ装置を使用しても、金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末の全てを溶融し気化することは難しい。
そこで、本発明では、気化しない金属SiとSiO2粉末とを完全にガス化させ、合成反応させるためにプラズマガンの前方に加熱炉を設置する。
加熱炉には、黒鉛ヒーター加熱炉又は高周波誘導加熱炉を使用し、反応管には高耐熱性の黒鉛管を使用して黒鉛管の周囲は断熱し、更に水冷却する。プラズマ炎で溶融した液滴を更に黒鉛管内温度を2,000K(1,727℃)以上に維持して加熱し気化させて、完全にSiOXガスを生成させる。すなわち、プラズマ炎で溶融した液滴の全てがガス化することにより、生成されるSiOXは均一な組成となる。
リチウムイオン二次電池の負極活物質としてのSiOXもガスバリアフィルム用蒸着材としてのSiOXも、気化せずに未反応な金属SiとSiO2とが残ると、負極電極の充放電特性の悪化やガスバリア特性の悪化につながる。By the way, even if the plasma apparatus is used, it is difficult to melt and vaporize all of the mixed granulated powder of the metal Si powder and the SiO 2 powder.
Therefore, in the present invention, a heating furnace is installed in front of the plasma gun in order to completely gasify the metal Si that is not vaporized and the SiO 2 powder to cause a synthetic reaction.
A graphite heater heating furnace or a high-frequency induction heating furnace is used as the heating furnace, a highly heat-resistant graphite pipe is used as the reaction tube, the periphery of the graphite tube is insulated, and further water-cooled. The droplet melted by the plasma flame is further heated and vaporized while maintaining the temperature in the graphite tube at 2,000 K (1,727 ° C.) or higher, thereby completely generating SiO X gas. That is, all of the droplets melted by the plasma flame are gasified, so that the generated SiO X has a uniform composition.
Also SiO X as SiO X also gas barrier film for vapor deposition material as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, when without vaporizing unreacted metal Si and SiO 2 remains, deterioration in charge-discharge characteristics of the negative electrode And lead to deterioration of gas barrier properties.
次に、本発明では、加熱炉の出口に、N2、Ar等の圧縮不活性ガスをリング状ノズルから噴出混合して、高温度SiOXガスを800℃以下に急冷却し、0.01μm〜10μmのSiOX微粉末を析出させる冷却装置を備える。
加熱炉の反応管内で生成される2,000K(1,727℃)以上の高温度SiOXガスは、加熱炉の出口に備えた冷却装置のリング状ノズルから噴出されるN2、Ar等の圧縮不活性ガスにより800℃以下に急冷却されることで、SiOXの組成のままでアモルファス状のSiOX微粉末として析出させることができる。
もし、高温度のSiOXガスのみを直接水冷チャンバーの雰囲気中に噴出させると、一部のSiOXガスが徐冷され、管体の内壁面に析出して固化し、SiOXの一部は不均化反応により再度金属Si粉末とSiO2粉末とに分離し、SiOXの組成の収率が下がる。
圧縮不活性ガスは、N2を用いることが冷却効率も良く、且つコスト的にも安価で好ましい。Next, in the present invention, a compressed inert gas such as N 2 or Ar is jetted and mixed from the ring-shaped nozzle at the outlet of the heating furnace, and the high-temperature SiO X gas is rapidly cooled to 800 ° C. or less to 0.01 μm A cooling device for precipitating 10 μm SiO X fine powder is provided.
High-temperature SiO X gas of 2,000 K (1,727 ° C.) or more generated in the reaction tube of the heating furnace is N 2 , Ar, or the like ejected from the ring-shaped nozzle of the cooling device provided at the outlet of the heating furnace. by being suddenly cooled to 800 ° C. below the compressed inert gas, can be precipitated as an amorphous SiO X fine powder remains in the composition of the SiO X.
If the jetted in the atmosphere directly water-cooled chamber only SiO X gas high temperature, it is slowly cooled part of the SiO X gas, and solidified deposited on the inner wall surface of the tubular body, a portion of the SiO X By the disproportionation reaction, the metal Si powder and the SiO 2 powder are separated again, and the yield of the composition of SiO X is lowered.
As the compressed inert gas, it is preferable to use N 2 because the cooling efficiency is good and the cost is low.
また、本発明は、加熱炉内を30kPa〜80kPaの減圧下で操業することが好ましい。
加熱炉の反応管内は、30kPa〜80kPaの減圧下で操業することにより、金属Si粉末とSiO2粉末との反応温度を下げ、SiO化反応をより促進させることができる。この減圧操業は絶対必要条件ではなく、減圧設備は投資とその効果で適宜判断すればよい。
30kPa〜80kPaの減圧の程度は特にこれに限定されるものでなく、供給材料(造粒粉末)の粒子径、供給量、プラズマ装置の出力、加熱炉の温度等、様々な操業条件によって、最適条件を設定すればよく、この減圧操業を付加することにより、更に操業の自由度を上げることができる。
30kPa未満では、設備費が高くなり、80kPaを超えると減圧操業の効果があまり期待できない。In the present invention, it is preferable to operate the inside of the heating furnace under a reduced pressure of 30 kPa to 80 kPa.
By operating the inside of the reaction tube of the heating furnace under a reduced pressure of 30 kPa to 80 kPa, the reaction temperature between the metal Si powder and the SiO 2 powder can be lowered, and the SiO conversion reaction can be further promoted. This decompression operation is not an absolute requirement, and the decompression facility may be appropriately determined based on the investment and its effect.
The degree of decompression of 30 kPa to 80 kPa is not particularly limited to this, and is optimal depending on various operating conditions such as the particle diameter of the feed material (granulated powder), the supply amount, the output of the plasma apparatus, the temperature of the heating furnace, etc. It is only necessary to set conditions, and by adding this decompression operation, the degree of freedom of operation can be further increased.
If it is less than 30 kPa, the equipment cost becomes high, and if it exceeds 80 kPa, the effect of decompression operation cannot be expected so much.
本発明は、析出した0.01μm〜10μmのSiOX微粉末を水冷却サイクロンにて冷却することで、平均粒子径D50を1μm〜20μmの微粉末に成長或いは凝集させて回収することが好ましい。
N2、Ar等の圧縮不活性ガスによる冷却で生成されたSiOX粉末は、粒子径が細かすぎて回収効率が悪いが、水冷却サイクロンで粒子径を成長させることでSiOX粉末の回収率を上げる効果がある。
水冷却サイクロンは、外周が水冷却されており、800℃以下に一次冷却されたSiOX微粉末及びN2、Ar等の圧縮不活性ガスが円周方向に高流速で吹き込まれることで、吹き込まれたSiOX微粉末が200℃以下に冷却されて、粒子径を成長或いは凝集させる。大半のSiOX微粉末を水冷却サイクロン内で回収することが好ましい。回収されたSiOX微粉末の平均粒子径D50を1μm〜20μmとすることで、リチウムイオン二次電池の負極活物質として使う場合に、微粉砕工程等を通す必要がなく、大幅なコスト低減効果がある。In the present invention, the precipitated SiO X fine powder of 0.01 μm to 10 μm is cooled with a water-cooled cyclone, and the average particle diameter D 50 is preferably recovered by growing or agglomerating into a fine powder of 1 μm to 20 μm. .
The SiO X powder produced by cooling with a compressed inert gas such as N 2 and Ar has a particle size that is too fine and poor in recovery efficiency. However, the recovery rate of the SiO X powder is obtained by growing the particle diameter in a water-cooled cyclone. There is an effect to raise.
The water-cooled cyclone has an outer periphery that is water-cooled, and is blown by a high-flow rate of compressed inert gas such as SiO X fine powder and N 2 , Ar that has been primarily cooled to 800 ° C. or less. The resulting SiO X fine powder is cooled to 200 ° C. or lower to grow or aggregate the particle diameter. It is preferred to recover most of the SiO X fine powder in a water-cooled cyclone. The average particle diameter D 50 of the recovered SiO X fine powder by a 1 m to 20 m, when used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, it is not necessary to pass the milling step or the like, significant cost reduction effective.
また、本発明は、水冷却サイクロンで未回収の超微粉をバグフィルタで回収集塵することが好ましい。
水冷却サイクロンでは、サブミクロン(1μm以下)以下のSiOX微粒子が完全に回収できないため、これらの微粒子をバグフィルタにて完全除去して、排気ガスはクリーンな状態にして大気に排出する。
また、本発明は、水冷却サイクロンで未回収の超微粉をバグフィルタで回収集塵後のクリーンな排気ガスであるN2、Arガスを熱交換器で常温まで冷却し、更に高圧ブロワーにて昇圧し、不活性ガス冷却装置を通して循環使用する。これにより、冷却用の新しいN2、Arガスは、稼働初期の系内ガスパージ時のみ使用し、その後は排気ガスを循環使用することにより、大幅なコスト低減が図れる。
なお、本明細書において、「平均粒子径D50」は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒子径分布における積算値50%での粒子径を意味する。Further, in the present invention, it is preferable to collect uncollected ultra fine powder by a bag filter using a water cooling cyclone.
In the water-cooled cyclone, SiO X fine particles of submicron (1 μm or less) or less cannot be completely recovered. Therefore, these fine particles are completely removed by a bag filter, and the exhaust gas is discharged into the atmosphere in a clean state.
In addition, the present invention is to cool N 2 and Ar gas, which are clean exhaust gas after dust collected by a bag filter, with a water-cooled cyclone, to a room temperature with a heat exchanger, and further with a high-pressure blower. Pressurize and circulate through an inert gas cooler. Thus, new N 2 and Ar gases for cooling are used only at the time of in-system gas purging at the initial stage of operation, and thereafter, exhaust gas is circulated and used, so that a significant cost reduction can be achieved.
In the present specification, “average particle diameter D 50 ” means a particle diameter at an integrated value of 50% in a particle diameter distribution determined by a laser diffraction / scattering method.
本発明によれば、リチウムイオン吸蔵容量が大きく、且つ、充放電による活物質コーティング被膜の体積膨張収縮が小さく、充放電サイクル特性に優れたSiOX系活物質を、X値を任意にコントロールし、また粉砕工程を通すことなく最適な粒子径で、連続的に安価に製造することができる。According to the present invention, a SiO X- based active material having a large lithium ion storage capacity, a small volume expansion / contraction shrinkage of the active material coating film due to charge / discharge, and excellent charge / discharge cycle characteristics can be controlled arbitrarily. In addition, it can be continuously produced at a low cost with an optimum particle size without going through a pulverization step.
本発明によれば、半導体や太陽電池用等のシリコンウエーハ製造工程で発生する金属Siスラッジ(廃棄物スラッジ)を高純度(4N以上)に再生して使用するので、環境対策にも優れている。
また、この廃棄物スラッジは、高純度化のための再生を安価にできるため、原料コストを低く抑えることができるという利点がある。
また、この廃棄物スラッジは、プラズマ装置で使用する投入原料である造粒粉として既に造粒目的に合った最適な粒子径分布をしており、微粉化のための粉砕工程を省略でき、非常に大きなコスト低減になる。According to the present invention, metal Si sludge (waste sludge) generated in a silicon wafer manufacturing process for semiconductors, solar cells, etc. is regenerated to high purity (4N or more) and is therefore excellent in environmental measures. .
Moreover, since this waste sludge can be regenerated for high purity at low cost, there is an advantage that raw material costs can be kept low.
In addition, this waste sludge has already had an optimal particle size distribution suitable for the purpose of granulation as a granulated powder that is a raw material used in the plasma apparatus, and the pulverization process for pulverization can be omitted. This greatly reduces costs.
本発明によれば、プラズマ炎で加熱溶融(一部は気化する)された混合造粒粉末の溶融液滴を加熱炉で気化させてSiOX化反応を行わせ、SiOXガスを生成させるので、全てがガス化し、生成されるSiOXは均一な組成となる。
このため、未反応な金属Siが残り、リチウムイオン二次電池における充放電特性の悪化やガスバリア特性の悪化を招くという従来の問題点を解決することができるとともに、SiOXの回収歩留まりも高くなる。According to the present invention, the molten droplets of the mixed granulated powder heated and melted (partially vaporized) by the plasma flame are vaporized in the heating furnace to cause the SiO X conversion reaction, thereby generating the SiO X gas. All are gasified, and the resulting SiO X has a uniform composition.
For this reason, unreacted metal Si remains, so that it is possible to solve the conventional problem that the charge / discharge characteristics and gas barrier characteristics of the lithium ion secondary battery are deteriorated, and the recovery yield of SiO X is increased. .
本発明によれば、金属Si粉末とSiO2粉末とを造粒して平均粒子径D50を10μm〜50μmの混合造粒粉末とするので、通常の溶射設備で汎用的に使用されている材料供給装置で安定して材料供給することができる。従って、従来の粉末供給装置のように、粒子径が細かくなればなるほど非常に供給量が不安定となり、安定して均一な混合比のものを製造しにくいという問題や、特殊な材料供給装置が必要になるという不具合を解消することができる。According to the present invention, the metal Si powder and the SiO 2 powder are granulated to obtain a mixed granulated powder having an average particle diameter D 50 of 10 μm to 50 μm. The material can be supplied stably with the supply device. Therefore, as in the conventional powder supply device, the smaller the particle diameter, the more unstable the supply amount, and it is difficult to produce a stable and uniform mixing ratio, and there is a special material supply device. The problem of being necessary can be solved.
本発明によれば、加熱炉で生成される2,000K(1,727℃)以上の高温度のSiOXガスを、加熱炉の出口に冷却装置を備えてN2、Ar等の圧縮不活性ガスをリング状ノズルから噴出混合して、800℃以下に急冷却し、SiOX微粉末を析出させるので、SiOXの組成のままで、アモルファス状のSiOX微粒子を析出させることができる。
この際、圧縮不活性ガスにN2を用いると、冷却効率が良いばかりか、コスト的にも安価で好ましい。According to the present invention, a high temperature SiO X gas of 2,000 K (1,727 ° C.) or higher generated in a heating furnace is provided with a cooling device at the outlet of the heating furnace, and is compressed inactive such as N 2 and Ar. gas ejected mixture from the ring-shaped nozzle, rapidly cooled to 800 ° C. or less, since the precipitating SiO X fine powder can remain composition SiO X, to deposit the amorphous SiO X microparticles.
At this time, it is preferable to use N 2 for the compressed inert gas because the cooling efficiency is good and the cost is low.
本発明によれば、加熱炉内を30kPa〜80kPaの減圧下で操業するので、金属Si粉末とSiO2粉末との混合溶融液滴の気化温度を下げ、SiOX化反応をより促進させることができる。According to the present invention, since the inside of the heating furnace is operated under a reduced pressure of 30 kPa to 80 kPa, the vaporization temperature of the mixed molten droplets of the metal Si powder and the SiO 2 powder can be lowered, and the SiO X conversion reaction can be further promoted. it can.
本発明によれば、800℃以下に一次冷却されたSiOX微粉末及びN2、Ar等の圧縮不活性ガスを水冷却サイクロンに円周方向に高流速で吹き込むので、SiOX微粉末が200℃以下に冷却されて、粒子径が成長或いは凝集するので、大半のSiOX微粉末を水冷却サイクロン内で回収することができる。また、回収されるSiOX微粉末の平均粒子径D50を、1μm〜20μmとすることができる。
本発明によれば、回収されるSiOX微粉末の平均粒子径D50を1μm〜20μmとすることで、リチウムイオン二次電池の負極活物質として使う場合に、微粉砕工程等を通す必要がなく、大幅なコスト低減効果がある。According to the present invention, since blowing SiO X powder and N 2, compressed inert gas such as Ar that has been primary cooling to 800 ° C. or less at a high flow rate circumferentially of water cooling cyclone, SiO X fine powder 200 Since the particle diameter grows or aggregates when cooled to below ℃, most of the SiO X fine powder can be recovered in a water-cooled cyclone. Further, the average particle diameter D 50 of the SiO X fine powder is recovered, it can be 1 m to 20 m.
According to the present invention, the average particle diameter D 50 of the SiO X fine powder is recovered by a 1 m to 20 m, when used as the negative electrode active material for lithium ion secondary batteries, the need to pass milling step, etc. There is no significant cost reduction effect.
本発明によれば、水冷却サイクロンでは完全に回収できないサブミクロン(1μm以下)以下のSiOX微粒子をバグフィルタにて完全除去し、排気ガスはクリーンな状態にして大気に排出することができる。
また、本発明によれば、バグフィルタでSiOX微粒子を回収集塵後のクリーンな排気ガスを熱交換器で常温に冷却後に高圧ブロワーにて昇圧し、冷却装置に循環使用することにより、大幅なコスト低減が可能である。
バグフィルタ後のクリーンな排気ガスを循環使用する場合は、プラズマガンで吹込まれた作動ガス(N2、Arガス等)相当が余剰ガスとして大気放出される。
なお、どこまで不活性ガスを循環使用するかは、バグフィルタ後の排気ガスの清浄度により、そのための設備費とランニングコストで判断すればよい。According to the present invention, submicron (1 μm or less) SiO X fine particles that cannot be completely recovered by a water-cooled cyclone can be completely removed by a bag filter, and the exhaust gas can be discharged into the atmosphere in a clean state.
In addition, according to the present invention, clean exhaust gas after collecting and collecting SiO X particulates with a bag filter is cooled to room temperature with a heat exchanger, then boosted with a high-pressure blower, and recycled to the cooling device. Cost reduction is possible.
When the clean exhaust gas after the bag filter is circulated and used, the working gas (N 2 , Ar gas, etc.) blown by the plasma gun is released into the atmosphere as surplus gas.
It should be noted that the extent to which the inert gas is circulated and used can be determined by the equipment cost and the running cost for the exhaust gas after the bag filter is clean.
(第一実施形態)
本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図3は、本実施形態のSiOX粉末製造法を構成する工程(A)〜(E)及びそれに用いられるSiOX粉末製造装置を示す。(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show the steps (A) to (E) constituting the SiO X powder production method of the present embodiment and the SiO X powder production apparatus used therefor.
先ず、本実施形態のSiOX粉末製造法を工程(A)〜(E)に基づいて説明する。
工程(A)では、DC(直流)プラズマ装置1を作動して、プラズマガン2から噴出するプラズマ炎3に、粉末供給ノズル4から金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5を供給し、混合造粒粉末5を加熱溶融(一部は気化する)させる。
混合造粒粉末5は、粉末造粒装置13で金属Si粉末とSiO2粉末とを混合して造粒され、次いで、粉末供給装置14を介してプラズマガン先端部2aの近傍に配置した粉末供給ノズル4からプラズマ炎3に供給される。First, a description will be given of a SiO X powder production method of the present embodiment in step (A) ~ (E).
In the step (A), the DC (direct current)
The mixed
次に、工程(B)では、工程(A)において加熱溶融(一部は気化する)された混合造粒粉末5の溶融液滴を高周波誘導加熱炉19の黒鉛管(反応管)15内で高温にて気化させてSiOX化反応を行わせる。
次に、工程(C)では、工程(B)において生成されたSiOXガスをガス冷却装置20でN2、Ar等の圧縮不活性ガスを用いて急冷却してSiOX微粉末25aを析出させる。
次に、工程(D)では、工程(C)において析出したSiOX微粉末25aを水冷却サイクロン24にて冷却して成長或いは凝集した微粉末状のSiOX粉末25bとして回収する。
次に、工程(E)では、水冷却サイクロン24で未回収の超微粉をバグフィルタ27で回収集塵する。
以上によって、リチウムイオン二次電池の負極活物質及びガスバリアフィルムの蒸着材料として用いられるSiOX微粉末を得ることができる。Next, in the step (B), the molten droplets of the mixed
Next, in the step (C), the SiO X gas generated in the step (B) is rapidly cooled using a compressed inert gas such as N 2 or Ar in the gas cooling device 20 to precipitate the SiO X fine powder 25a. Let
Next, in the step (D), the SiO X fine powder 25a deposited in the step (C) is cooled by the water-cooled cyclone 24 and recovered as a fine powdery SiO X powder 25b grown or aggregated.
Next, in the step (E), uncollected ultrafine powder is collected by the
Above, it is possible to obtain a SiO X fine powder used as a vapor deposition material of the negative electrode active material and the gas barrier film of the lithium ion secondary battery.
次に、本実施形態のSiOX粉末製造装置を説明する。
図1〜図3に示すように、本実施形態のSiOX粉末製造装置は、プラズマ炎3を噴出するプラズマガン2を備えるDC(直流)プラズマ装置1を有する。DC(直流)プラズマ装置1から噴出するプラズマ炎3中に、金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5を噴霧する粉末供給ノズル4が、プラズマガン先端部2aの近傍に配置される。
DC(直流)プラズマ装置1の前方に、DC(直流)プラズマ装置1から噴出されるプラズマ炎3にて加熱溶融(一部は気化する)された混合造粒粉末5の溶融液滴を気化させてSiOX化反応を行わせる高周波誘導加熱炉19を配置する。
高周波誘導加熱炉19の出口に、高周波誘導加熱炉19で生成されたSiOXガスを不活性ガスで急冷却してSiOX微粉末25aを析出させる冷却装置20を配置する。
冷却装置20の出口に、冷却装置20で析出したSiOX微粉末25aを冷却して成長或いは凝集した微粉末状のSiOX粉末25bとして回収する水冷却サイクロン24を配置する。
水冷却サイクロン24の下流側に、水冷却サイクロン24で未回収のSiOX微粉末を回収集塵するバグフィルタ27を配置する。Next, the SiO X powder manufacturing apparatus of this embodiment will be described.
As shown in FIGS. 1 to 3, the SiO X powder manufacturing apparatus of the present embodiment includes a DC (direct current)
In front of the DC (direct current)
At the outlet of the high-frequency induction heating furnace 19, a cooling device 20 is disposed that rapidly cools the SiO x gas generated in the high-frequency induction heating furnace 19 with an inert gas to precipitate the SiO x fine powder 25a.
At the outlet of the cooling device 20, a water-cooled cyclone 24 that cools the SiO X fine powder 25 a deposited by the cooling device 20 and collects it as a fine powdery SiO X powder 25 b grown or aggregated is disposed.
On the downstream side of the water-cooled cyclone 24, a
次に、工程(A)について、詳細に説明する。
本実施形態では、工程(A)の金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5で使用される金属Si粉末に、半導体又は太陽電池用シリコンウエーハ製造工程で発生した金属Siスラッジを再生して使用する。
この場合、金属Siスラッジの発生場所により、粉末粒子径、不純物含有量、水分含有量等が様々であるため、その性状によって事前処理して金属Si粉末に精製する。
その精製法には、不純物除去、脱水、凝集粉の解砕、乾燥等それぞれの工程で様々な方法があり、特に限定するものではない。Next, the step (A) will be described in detail.
In the present embodiment, the metal Si sludge generated in the semiconductor or solar cell silicon wafer manufacturing process is regenerated into the metal Si powder used in the mixed
In this case, since the powder particle diameter, impurity content, moisture content, and the like vary depending on the location where the metal Si sludge is generated, it is pretreated according to its properties and refined into metal Si powder.
There are various purification methods, such as impurity removal, dehydration, pulverization of agglomerated powder, and drying, and the method is not particularly limited.
金属Si粉末とSiO2粉末とは、平均粒子径D50が10μm以下、より好ましくは、平均粒子径D50が5μm以下のものを使用する。
それぞれの平均粒子径D50が10μmを超えると、造粒した際の1粒子内の金属Si粉末とSiO2粉末との混合比率のバラツキが大きくなる。また、プラズマ炎3に吹き込まれて溶融液滴化する際の金属Si粉末とSiO2粒子との接触界面の表面積が小さくなり、金属SiとSiO2との反応性を高める効果が出にくくなる。
なお、SiO2粉末の平均粒子径D50の下限値は特に限定しない。しかし、金属Si粉末は、最表面に自然酸化膜ができるが、平均粒子径D50が1μm未満の微粒子になると、反応性が高く、扱うのが困難になる。そのため、金属Si粉末の平均粒子径D50の下限値は1μmとする。
金属Si粉末とSiO2粉末との混合比率は、目的とするSiOX粉末のX値が0.5〜1.8になるように調整する。As the metal Si powder and the SiO 2 powder, those having an average particle diameter D 50 of 10 μm or less, more preferably, an average particle diameter D 50 of 5 μm or less are used.
When each average particle diameter D 50 exceeds 10 μm, the variation in the mixing ratio of the metal Si powder and the SiO 2 powder in one particle when granulated increases. Further, the surface area of the contact interface between the metal Si powder and the SiO 2 particles when blown into the
The lower limit of the average particle diameter D 50 of the SiO 2 powder is not particularly limited. However, the metal Si powder may natural oxide film on the outermost surface, the average particle diameter D 50 is fine particles of less than 1 [mu] m, high reactivity, it is difficult to handle. Therefore, the lower limit of the average particle diameter D 50 of the metal Si powder and 1 [mu] m.
The mixing ratio of the metal Si powder and the SiO 2 powder is adjusted so that the X value of the target SiO X powder is 0.5 to 1.8.
リチウムイオン二次電池の負極活物質にSiOXを使用する場合、X値の大小により、リチウムイオン吸蔵容量とSiOXコーティング皮膜の充放電による体積膨張収縮による充放電サイクル特性とが反比例するため、X値は0.5〜1.8の中で、最適値を選択する必要がある。
X値が0.5未満では、リチウムイオン吸蔵容量は大きくなるが、活物質皮膜の膨張収縮による充放電サイクル特性は低下するため実用的でない。
X値が1.8を超えると、活物質皮膜の膨張収縮はほとんど問題ないが、リチウムイオン吸蔵容量の増大があまり期待できない。When SiO X is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the lithium ion storage capacity and charge / discharge cycle characteristics due to volume expansion / contraction due to charge / discharge of the SiO X coating film are inversely proportional to the magnitude of the X value. It is necessary to select an optimum value among X values of 0.5 to 1.8.
When the X value is less than 0.5, the lithium ion storage capacity increases, but the charge / discharge cycle characteristics due to the expansion and contraction of the active material film deteriorate, which is not practical.
When the X value exceeds 1.8, the expansion and contraction of the active material film has almost no problem, but an increase in the lithium ion storage capacity cannot be expected so much.
一方、ガスバリア材としてシリカとアルミナとを比較すると、シリカの方がガスバリア性に優れ、柔軟性もあるが、黄色味を帯びるという欠点があり、アルミナは無色透明でコストも安いが堅くて脆く、ガスバリア性に劣るという欠点がある。
シリカ蒸着膜は、SiOXのX値が1.5〜1.8程度の酸化状態で使われるが、X値が1.0に近づくと、ガスバリア性は上がるが黄色味を帯びる。逆に、X値が2.0に近づくと、色調は薄くなるがガスバリア性は落ちるという問題があり、酸化度の制御が重要になる。このようにガスバリア性をとるか、フィルムの透明度をとるかによってX値をいくらにするかはフィルムの用途によって使い分けられる。On the other hand, when silica and alumina are compared as a gas barrier material, silica has better gas barrier properties and flexibility, but has the disadvantage of being yellowish, and alumina is colorless and transparent and cheap, but hard and brittle. There is a disadvantage that the gas barrier property is inferior.
The silica vapor deposition film is used in an oxidized state in which the X value of SiO X is about 1.5 to 1.8. When the X value approaches 1.0, the gas barrier property is increased, but it is yellowish. On the contrary, when the X value approaches 2.0, there is a problem that the color tone becomes thin but the gas barrier property is lowered, and the control of the degree of oxidation becomes important. Thus, the X value can be selected depending on the use of the film depending on whether the gas barrier property is taken or the transparency of the film is taken.
大切なことは、金属Siを含まず、ガスバリア材の場合のX値は1.5〜1.8、リチウムイオン二次電池の負極活物質の場合のX値は0.5〜1.8位の目標値に安定して造り込むことである。
金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5の平均粒子径D50は、10μm〜50μmが好ましく、平均粒子径D50は15μm〜40μmがより好ましい。平均粒子径D50が10μm未満では、プラズマガン2への粉末供給装置14の供給量のバラツキが大きく、安定したSiOXの製造が行えないからである。また、平均粒子径D50が50μmを超えると、60μm以上の粗大粒子の混入が多く、これらの粗大粒子は、プラズマ炎3内及び高周波誘導加熱炉19の黒鉛管(反応炉)15内で十分気化及び反応しきれず、未反応粗大粒子として製品に混入する割合が増えるからである。The important thing is that it does not contain metal Si, the X value in the case of a gas barrier material is 1.5 to 1.8, and the X value in the case of a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery is about 0.5 to 1.8. It is to build stably to the target value.
The average particle diameter D 50 of the mixed
本実施形態において、金属Si粉末とSiO2粉末との造粒方法は、噴霧乾燥法、転動造粒法、流動造粒法、撹拌造粒法等特に限定するものではないが、一般的な噴霧乾燥法(スプレードライ)が好ましい。
噴霧乾燥法(スプレードライ)では、数μmまでの微粒子(一次粒子)と液状有機物バインダー剤とを混合タンク内に混入し、スラリー化した後、ポンプでチャンバー内に送り圧縮空気で噴霧する。これを上方から乾燥気流で凝集粒子(二次粒子)として乾燥させ、下方のコレクターで回収する。
有機物バインダー剤には、ポリビニルアルコール(PVA)、カルボキシルメチルセルロース(CMC)、コンスターチ、パラフィン、レジン等が用いられる。In this embodiment, the granulation method of the metal Si powder and the SiO 2 powder is not particularly limited, such as a spray drying method, a tumbling granulation method, a fluidized granulation method, a stirring granulation method, etc. A spray drying method (spray drying) is preferred.
In the spray drying method (spray drying), fine particles (primary particles) of up to several μm and a liquid organic binder are mixed in a mixing tank, slurried, then fed into a chamber by a pump and sprayed with compressed air. This is dried as agglomerated particles (secondary particles) from above by a dry air stream and collected by the lower collector.
For the organic binder, polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC), starch, paraffin, resin or the like is used.
次に、工程(A)で用いる装置について説明する。
工程(A)では、プラズマ加熱装置に、DC(直流)プラズマ装置1を使用した。
プラズマガン先端部2aは、例えば、図2に示すように、陰極7を作動ガス通路8内に配置し、作動ガス(N2等)9を陰極7に沿って作動ガス通路8から噴出する電極ホルダー6と、この電極ホルダー6に連通する陽極で構成されるノズル10とを有する。このノズル10の外周には、冷却水12で冷却するウオータージャケット11を設ける。電極ホルダー6から噴出する作動ガス(N2等)9を陰極7と陽極との放電によってプラズマ炎3としてプラズマガン先端部2aから噴出するように構成されている。
また、プラズマガン先端部2aは、プラズマ炎3の噴出速度を遅くするため、ノズル10の径を大きくして、プラズマ炎3の速度を150m/sec以下にし、反応時間を長くして金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5の溶融及び気化を促進させる特殊な構造としてある。Next, the apparatus used at a process (A) is demonstrated.
In step (A), a DC (direct current)
For example, as shown in FIG. 2, the plasma gun tip 2 a is an electrode in which the cathode 7 is disposed in the working
Further, the plasma gun tip 2a increases the diameter of the nozzle 10 in order to slow down the ejection speed of the
プラズマガン先端部2aの近傍には、プラズマガン2から噴出されるプラズマ炎3に向かって金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5をキャリアガス(N2等)にて供給する内部供給方式の粉末供給ノズル4が配置されている。
この粉末供給ノズル4には、内部供給方式と図示しない外部供給方式とがある。プラズマ炎3の高温部に材料を効率よく供給し、材料の溶融効率を上げる面からは内部供給方式が好ましい。しかし、内部供給方式はノズル10を構成する陽極が損傷を受けやすい。また、溶融した材料が陽極で構成されるノズル10内に付着し、ノズル10の穴が閉塞しやすいという欠点がある。それぞれ一長一短があるが、何れの方式を用いることも可能である。粉末の供給箇所は、材料供給量にもよるが、ノズル10の円周方向に1〜4ヵ所からプラズマ炎3の中心に向かって供給することが望ましい。
粉末供給ノズル4には、粉末造粒装置13で造粒した金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5を供給する粉末供給装置14が配管を介して接続されている。In the vicinity of the plasma gun tip 2a, there is an interior in which a mixed
The
A powder supply device 14 for supplying a mixed
本実施形態では、工程(A)を実現するためのプラズマ装置に、DC(直流)プラズマ装置1を使用したが、本発明は、DC(直流)プラズマ装置1に限らず、RF(高周波誘導)熱プラズマ装置等を用いても良い。しかし、熱エネルギー変換効率が高く、且つ、金属Si粉末を完全気化させ、SiOX化反応を効率よく大量処理するためには、DC(直流)プラズマ装置1が好ましい。
特に、DC(直流)プラズマ装置1は、プラズマ炎3で金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5を6,000K(5,727℃)以上の高温度で溶融させることができるので、SiOXを高周波誘導加熱炉19にて2,000K(1,727℃)以上の高温で完全気化反応させる工程(B)との組み合わせを可能とすることができる。In the present embodiment, the DC (direct current)
In particular, the DC (direct current)
また、通常のDC(直流)プラズマ装置は、プラズマジェットのプラズマ炎3であるフレームの速度がマッハ2レベルの高流速で得られるのが特徴である。しかし、本実施形態では、金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5を溶融(一部は気化する)させるため、プラズガン先端部2a出口のフレームの速度を極力遅くする。そのため、原料粉末の飛翔速度を遅くするようにプラズマガン先端部2aのノズル10の径を大きくして、SiOX液滴の飛翔速度を150m/sec〜3m/secにして後段の高周波誘導加熱炉19に吹き込む構造にする。
プラズマガン先端部2aのノズル10の径は、SiOX液滴の飛翔速度を調整するために、ノズル10の先端に向かって段階的又は曲線的に拡大するように構成にするとともに、陽極と陰極7との距離を適正に維持した構造に組み合わせた一対の部品として取り換えできる構造とする。In addition, a normal DC (direct current) plasma apparatus is characterized in that the velocity of the flame, which is the
The diameter of the nozzle 10 of the plasma gun tip 2a is configured to expand stepwise or in a curve toward the tip of the nozzle 10 in order to adjust the flying speed of the SiO X droplet, and the anode and cathode 7 is a structure that can be exchanged as a pair of parts combined with a structure that maintains the distance to 7 appropriately.
SiOX液滴の飛翔速度が150m/secを超えると、高周波誘導加熱炉19内での反応時間が短く、高周波誘導加熱炉19内で完全に気化させて反応を起こさせることが難しい。SiOX液滴の飛翔速度が3m/sec未満では、気化しきれない粗大液滴が高周波誘導加熱炉19内の最適反応温度部まで飛翔せず、高周波誘導加熱炉19の底部に堆積する虞がある。
一方、RF(高周波誘導)熱プラズマ装置は、10,000K(9,727℃)以上の高温度プラズマ炎は得られるが、プラズマへの熱エネルギー変換効率が低く、また原料供給量が10g/min位と非常に少ないために生産性が悪く、生産コストが高くなり、量産装置としては好ましくない。When the flying speed of the SiO X droplet exceeds 150 m / sec, the reaction time in the high-frequency induction heating furnace 19 is short, and it is difficult to cause the reaction to be completely vaporized in the high-frequency induction heating furnace 19. When the flying speed of the SiO X droplet is less than 3 m / sec, a coarse droplet that cannot be vaporized does not fly to the optimum reaction temperature portion in the high-frequency induction heating furnace 19 and may accumulate on the bottom of the high-frequency induction heating furnace 19. is there.
On the other hand, an RF (high frequency induction) thermal plasma apparatus can produce a high-temperature plasma flame of 10,000 K (9,727 ° C.) or higher, but has a low thermal energy conversion efficiency to plasma, and a feed rate of 10 g / min. Therefore, the productivity is poor and the production cost is high, which is not preferable as a mass production apparatus.
次に、工程(B)について説明する。
図1に示すように、DC(直流)プラズマ装置1の先端には、工程(B)を実現するために、高周波誘導加熱炉19が接続されている。
高周波誘導加熱炉19は、水冷石英管17の内部に断熱材16で周囲を覆われた耐熱温度3,000℃の黒鉛管(反応管)15を挿入し、水冷石英管17の外周に高周波誘導コイル18を配置した構造である。
黒鉛管(反応管)15の内部温度は、1,600℃〜2,700℃に任意に温度コントロールできる構造としてある。Next, the step (B) will be described.
As shown in FIG. 1, a high frequency induction heating furnace 19 is connected to the tip of the DC (direct current)
In the high frequency induction heating furnace 19, a graphite tube (reaction tube) 15 having a heat-resistant temperature of 3,000 ° C., which is covered with a heat insulating material 16, is inserted into the water-cooled quartz tube 17, and the high-frequency induction furnace is disposed around the water-cooled quartz tube 17. In this structure, the coil 18 is arranged.
The internal temperature of the graphite tube (reaction tube) 15 can be arbitrarily controlled from 1,600 ° C. to 2,700 ° C.
図1に示すように、黒鉛管(反応管)15の上部に設けた開口部15aには、工程(C)を実現するために、N2、Ar等の圧縮不活性ガスによる冷却を行う冷却装置20が配置されている。
工程(B)を実現するための高周波誘導加熱炉19は、黒鉛管(反応管)15内の温度を2,000K(1,727℃)以上として、SiOX化反応を十分行わせるために、耐熱温度の高い黒鉛管を使用するのが好ましい。
なお、金属Si粉末をDC(直流)プラズマジェト中に吹き込み、作動ガスとして酸素ガスO2を使用し、SiOXを製造する方法も考えられる。しかし、この方法では、DC(直流)プラズマジェット内で金属Si粉末と酸素ガスとの均一な反応が起こらない。そのため、本実施形態のようにプラズマガン2の後に高周波誘導加熱炉19を設けて、十分に気化させて均一な反応を起こさせることも考えられる。
しかし、この場合、金属Siとの未反応酸素ガスO2が2,000K(1,727℃)以上の高温度の黒鉛管(反応管)15と反応してCOとなるため、SiOXとしての組成が安定しない。従って、プラズマ炎3による金属Si粉末と酸素ガスO2との気相反応を黒鉛管(反応管)15を用いた高周波誘導加熱炉19内で行わせることは難しい。
なお、本実施形態では、加熱炉に高周波誘導加熱炉19を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、黒鉛ヒーターにより黒鉛管(反応管)を加熱する黒鉛ヒーター加熱炉を用いても良い。As shown in FIG. 1, the opening 15a provided in the upper part of the graphite tube (reaction tube) 15 is cooled by cooling with a compressed inert gas such as N 2 or Ar in order to realize the step (C). A device 20 is arranged.
The high-frequency induction heating furnace 19 for realizing the step (B) has a temperature in the graphite tube (reaction tube) 15 of 2,000 K (1,727 ° C.) or higher so that the SiO X conversion reaction is sufficiently performed. It is preferable to use a graphite tube having a high heat resistance temperature.
A method of producing SiO X by blowing metal Si powder into a DC (direct current) plasma jet and using oxygen gas O 2 as a working gas is also conceivable. However, in this method, a uniform reaction between the metal Si powder and oxygen gas does not occur in a DC (direct current) plasma jet. Therefore, it is also conceivable to provide a high-frequency induction heating furnace 19 after the
However, in this case, since the unreacted oxygen gas O 2 with a metal Si is CO reacts with 2,000K (1,727 ℃) or high temperature graphite tube (reaction tube) 15, as SiO X The composition is not stable. Therefore, it is difficult to cause the gas phase reaction between the metal Si powder and the oxygen gas O 2 by the
In addition, although this embodiment demonstrated the case where the high frequency induction heating furnace 19 was used for the heating furnace, this invention is not restricted to this, The graphite heater heating furnace which heats a graphite tube (reaction tube) with a graphite heater is used. May be.
次に、工程(C)について説明する。
図1、図3に示すように、N2、Ar等の圧縮不活性ガスによる冷却を行う冷却装置20は、黒鉛管(反応管)15の上部に設けた開口部15aに連結され、常温のN2、Ar等の圧縮不活性ガスをリング状に斜め方向に噴出させるリング状ノズル22と、リング状ノズル22に連結されN2、Ar等の圧縮不活性ガスで高温度SiOXガスを800℃に急冷却する断熱二重管23とで構成されている。
リング状ノズル22には、常温のN2、Ar等の圧縮不活性ガスを供給する装置(図示せず)に連絡する管路22aが接続されている。
また、断熱二重管23には、冷却水又はN2、Ar等の圧縮不活性ガスを取り込む入口23aと、出口23bとが設けられている。
高周波誘導加熱炉19の黒鉛管(反応管)15で生成された2,000K(1,727℃)以上の高温度SiOXガスは、高周波誘導加熱炉19の黒鉛管(反応管)15の上部に設けた開口部15aに連結する冷却装置20内に導入される。N2、Ar等の圧縮不活性ガスをリング状に噴出するリング状ノズル22から斜め方向に噴出させ、高温度SiOXガスをエジェクター効果で吸引するとともに、瞬時に800℃以下に急冷却させ、アモルファス状のSiOX微粉末25aを析出させる。このSiOXガスは、800℃以下では殆ど安定な固体となる。Next, process (C) is demonstrated.
As shown in FIGS. 1 and 3, a cooling device 20 that performs cooling with a compressed inert gas such as N 2 or Ar is connected to an opening 15 a provided at an upper portion of a graphite tube (reaction tube) 15, and has a normal temperature. A ring-shaped nozzle 22 for injecting a compressed inert gas such as N 2 and Ar in a ring shape obliquely, and a high-temperature SiO X gas 800 connected to the ring-shaped nozzle 22 with a compressed inert gas such as N 2 and Ar. It is comprised with the heat insulation double tube 23 which cools rapidly to degreeC.
The ring-shaped nozzle 22 is connected to a pipe line 22a that communicates with a device (not shown) that supplies a compressed inert gas such as N 2 or Ar at room temperature.
The heat insulation double pipe 23 is provided with an
The high temperature SiO X gas of 2,000 K (1,727 ° C.) or more generated in the graphite tube (reaction tube) 15 of the high frequency induction heating furnace 19 is the upper part of the graphite tube (reaction tube) 15 of the high frequency induction heating furnace 19. It is introduced into the cooling device 20 that is connected to the opening 15a. A compressed inert gas such as N 2 or Ar is jetted in an oblique direction from a ring-like nozzle 22 that jets in a ring shape, and high-temperature SiO X gas is sucked by the ejector effect and instantly cooled to 800 ° C. or less, Amorphous SiO X fine powder 25a is deposited. This SiO X gas becomes an almost stable solid at 800 ° C. or lower.
よって、SiOX析出物は、金属Si粉末とSiO2粉末とに不均化する間もなく、サブミクロン(1μm以下)のアモルファス状のSiOX微粉末25aとして析出する。
このSiOX微粉末25aの粒子径はサブミクロン(1μm以下)で非常に細かいため、通常のサイクロンでは捕集しにくい。故に、一次冷却用のN2、Ar等の圧縮不活性ガスの吹き込みで、断熱二重管23内のガス流速を高速にして、水冷却サイクロン24内に円周方向に800℃以下に一次冷却された高温度ガスを導入する。
このとき、水冷却サイクロン24への誘導パイプとなる断熱二重管23は、高温度(約800℃)のガスが通るため、断熱二重管23は冷却水又は一次冷却用のN2、Ar等の圧縮不活性ガスを通して冷却し、また不活性ガスをリング状ノズル22から吹き込む構造とする。Therefore, the SiO X precipitate is deposited as submicron (1 μm or less) amorphous SiO X fine powder 25a without being disproportionated into the metal Si powder and the SiO 2 powder.
Since the particle diameter of the SiO X fine powder 25a is very fine with a submicron (1 μm or less), it is difficult to collect with a normal cyclone. Therefore, by blowing compressed inert gas such as N 2 or Ar for primary cooling, the gas flow rate in the heat insulating double pipe 23 is increased, and the water is cooled primarily to 800 ° C. or less in the circumferential direction in the water cooling cyclone 24. Introduced high temperature gas.
At this time, since the high temperature (about 800 ° C.) gas passes through the heat insulating double pipe 23 serving as a guide pipe to the water cooling cyclone 24, the heat insulating double pipe 23 is N 2 , Ar for cooling water or primary cooling. In this structure, cooling is performed through a compressed inert gas such as the like, and the inert gas is blown from the ring-shaped nozzle 22.
断熱二重管23は水あるいは冷却ガスで冷却されるが、冷却しすぎると、SiOXガスがSiOX固体として析出し、断熱二重管23内に堆積し、断熱二重管23内が詰まってしまう。この断熱二重管23内に析出堆積したSiOXの固体(粉末状、又はフレーク状)を回収するために、短時間周期で操業はバッチ操業とならざるを得ない。そのため、断熱二重管23を水で間接冷却する場合は、流量等を調節して断熱二重管23内でSiOXガスが析出しない温度に維持することが必要である。あるいは、吹き込み用のN2、Ar等の圧縮不活性ガスで断熱二重管23を冷却すれば、断熱二重管23内温度は高温度に維持できる。また、管内ガス流速が非常に速いので、堆積物詰まり等の問題が発生しない。The heat insulation double tube 23 is cooled with water or a cooling gas. However, if it is cooled too much, SiO X gas is deposited as a SiO X solid and deposited in the heat insulation double tube 23, and the heat insulation double tube 23 is clogged. End up. In order to collect the SiO X solid (powder or flakes) deposited and deposited in the heat insulating double tube 23, the operation must be a batch operation in a short cycle. Therefore, when the heat insulation double pipe 23 is indirectly cooled with water, it is necessary to adjust the flow rate and the like so as to maintain a temperature at which the SiO X gas does not precipitate in the heat insulation double pipe 23. Alternatively, if cooling the N 2, Ar insulated double pipe 23 with compressed inert gas such as for blowing, the insulated double pipe 23 temperature can be maintained at a high temperature. Moreover, since the gas flow rate in the pipe is very fast, problems such as deposit clogging do not occur.
次に、工程(D)について説明する。
図1、図3に示すように、N2、Ar等の圧縮不活性ガスによる冷却を行う冷却装置20の断熱二重管23は、水冷却サイクロン24に連絡する。
ここで冷却されたSiOX微粉末25aは、粒子径が成長或いは凝集してサイクロン側壁及び下部に付着堆積する。
水冷却サイクロン24の下部には、水冷却サイクロン24で冷却されて粒子径が成長或いは凝集してサイクロン側壁及び下部に付着堆積したSiOX粉末25bを回収するホッパー26が配置されている。Next, process (D) is demonstrated.
As shown in FIGS. 1 and 3, the heat insulating double tube 23 of the cooling device 20 that performs cooling with a compressed inert gas such as N 2 or Ar communicates with the water cooling cyclone 24.
The SiO X fine powder 25a cooled here grows or aggregates as the particle size grows and agglomerates and deposits on the side walls and the lower part of the cyclone.
Below the water-cooled cyclone 24 is disposed a hopper 26 that recovers the SiO X powder 25b that has been cooled by the water-cooled cyclone 24 and whose particle diameter has grown or aggregated and deposited and deposited on the side wall and the lower part of the cyclone.
高温度のSiOXガスは、低温度の水冷却サイクロン24の側壁に沿って流れるため非常に冷却効率が良く、微粉のSiOX粉末25bは更に急冷却されることにより、粒子径が二次粒子として大きく成長或いは凝集し、平均粒子径D50が10μm〜20μmの粉末となる。
粒子径が大きくなることにより、SiOX粉末25bは水冷却サイクロン24内で大半回収されるようになる。
水冷却サイクロン24内に溜まったSiOX粉末25bは、下部のホッパー26内に一定以上溜まったら、定期的に回収することにより、SiOX粉末としてほぼ連続的に製造することができる。Since the high temperature SiO X gas flows along the side wall of the low temperature water cooling cyclone 24, the cooling efficiency is very good, and the fine powder SiO X
By increasing the particle diameter, most of the SiO X powder 25b is recovered in the water-cooled cyclone 24.
The SiO X powder 25b accumulated in the water-cooled cyclone 24 can be produced almost continuously as SiO X powder by periodically collecting the SiO X powder 25b when it accumulates in the lower hopper 26 over a certain level.
高温化したSiOXガスは、ゆっくり徐冷されると1,700℃以下くらいから次第にSiOXガス中に結晶核が析出して壁面等に固着し、成長してバルク状の析出物となる。特にSiOの析出物は焼結体状のバルクとなるため、これを紛体とするためには取り出したバルク状のものを後で別途破砕する必要がある。
このため、そのバルク状の塊の取り出しはバッチ式となり作業性が悪くなるばかりでなく、それを微粉末にするのに粉砕工程を通す必要があるためコストが高くなり、また不純物も混入し易い。
一方、SiOXガスをN2、Ar等の圧縮不活性ガスで急冷すると、冷却速度により析出成長核の大きさは異なってくるが、一般に0.01μmから数μmの微粉となり、アモルファス状の非結晶構造とすることができる。
SiOは、通常準安定な結晶構造をもち、金属SiとSiO2とのアモルファス状の集合構造をもつが、800℃以上の高温域で加熱されると不均化反応によって、次第に金属Si領域とSiO2領域とに分離する。When the SiO X gas at a high temperature is slowly cooled slowly, crystal nuclei gradually precipitate in the SiO X gas from about 1700 ° C. or lower, adhere to the wall surface, etc., and grow into bulk precipitates. In particular, since the SiO precipitate is in the form of a sintered bulk, it is necessary to separately pulverize the removed bulk in order to make this a powder.
For this reason, the removal of the bulk lump becomes a batch type and not only the workability is deteriorated, but also it is necessary to go through a pulverization process to make it a fine powder, and the cost is high, and impurities are easily mixed. .
On the other hand, when the SiO X gas is rapidly cooled with a compressed inert gas such as N 2 or Ar, the size of the precipitation growth nuclei varies depending on the cooling rate, but generally becomes a fine powder of 0.01 μm to several μm, and the amorphous non-crystalline It can be a crystal structure.
SiO usually has a metastable crystal structure and has an amorphous aggregate structure of metal Si and SiO 2 , but when heated in a high temperature region of 800 ° C. or higher, it gradually becomes dissociated by the disproportionation reaction. Separated into SiO 2 region.
故に、SiOXガスをN2、Ar等の圧縮不活性ガスで800℃以下に希釈急冷し、アモルファス状のSiOX微粉末として析出させて回収することが非常に重要である。その場合の粒子径は、N2、Ar等の圧縮不活性ガスの吹き込み量を調整することで0.01μm〜10μmに調整することが好ましい。
SiOX微粉末の粒子径が0.01μm未満のナノ粒子は、リチウムイオン二次電池の負極活物質として使用する場合には、粒子表面積が大きくバインダーとの混練が難しく電極への塗工性で問題が起こり易い。また、SiOX微粉末の粒子径が10μmを超える粒子は、リチウムイオンの吸放出による体積膨張収縮によって電極物質の割れ、或いは電極からの剥がれが生じ易く、リチウムイオン二次電池の負極活物質としては好ましくない。Therefore, it is very important to dilute and quench the SiO X gas with a compressed inert gas such as N 2 or Ar to 800 ° C. or less, and deposit and recover it as amorphous SiO X fine powder. In this case, the particle diameter is preferably adjusted to 0.01 μm to 10 μm by adjusting the amount of compressed inert gas blown such as N 2 or Ar.
Nanoparticles with a particle size of SiO X fine powder of less than 0.01 μm have a large particle surface area and are difficult to knead with a binder when used as a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery. Problems are likely to occur. In addition, particles having a particle size of SiO X fine powder exceeding 10 μm are liable to crack or peel off from the electrode due to volume expansion / contraction due to absorption / release of lithium ions, and as a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries. Is not preferred.
次に、工程(E)について説明する。
水冷却サイクロン24は、ここで析出しなかったSiOX微粉末を真空ポンプ28によって吸引して捕集するバグフィルタ27に管路24aを介して連絡している。
水冷却サイクロン24内で捕集できなかつたサブミクロン(1μm以下)以下のSiOX微粉末は、工程(E)のバグフィルタ27で除塵し、クリーンな排気ガスを大気に放出する。勿論、ここで回収されたダストもSiOX粉末製品として回収されるため、製品歩留まりも高くなる。Next, process (E) is demonstrated.
The water-cooled cyclone 24 communicates with a
The submicron (1 μm or less) SiO X fine powder that could not be collected in the water-cooled cyclone 24 is removed by the
なお、本実施形態において、高周波誘導加熱炉19内は、30kPa〜80kPaの減圧下で操業することにより、金属Si粉末とSiO2粉末との反応温度を下げ、SiOX化反応をより促進させることができる。
この場合、バグフィルタ27の後ろで、真空ポンプ28により吸引することにより、高周波誘導加熱炉19からバグフィルタ27までの全工程を減圧操業する。
減圧操業することによりSiOXの気化温度も下がるので、高周波誘導加熱炉19内の温度を低く抑えることができ、高周波誘導コイル18の加熱容量も小さくすることができる。
ただし、減圧操業の場合、バグフィルタ27の入口温度をバグフィルタ27の濾布耐熱温度以下に冷却するために、水冷却サイクロン24の伝熱面積を大きくし、水冷却サイクロン24内で十分冷却する必要がある。この場合は、バグフィルタ27後のクリーンな排気ガスを冷却装置20の冷媒として循環することは難しい。
この減圧操業は十分条件であり必ずしも絶対必要条件ではなく、減圧設備は投資とその効果で適宜判断することができる。In the present embodiment, the inside of the high-frequency induction heating furnace 19 is operated under a reduced pressure of 30 kPa to 80 kPa, thereby lowering the reaction temperature between the metal Si powder and the SiO 2 powder and further promoting the SiO X conversion reaction. Can do.
In this case, all the processes from the high-frequency induction heating furnace 19 to the
By operating under reduced pressure, the vaporization temperature of SiO X is lowered, so that the temperature in the high-frequency induction heating furnace 19 can be kept low, and the heating capacity of the high-frequency induction coil 18 can also be reduced.
However, in the case of a decompression operation, in order to cool the inlet temperature of the
This decompression operation is a sufficient condition and not necessarily an absolute requirement, and the decompression facility can be appropriately determined based on the investment and its effect.
(第二実施形態)
本発明の第二実施形態を図4に基づいて説明する。
本実施形態は、工程(E)においてバグフィルタ27を通過したクリーンな排気ガスを、真空ポンプ28によって大気に放出する第一実施形態の方式に代えて、バグフィルタ27を通過後のクリーンな排気ガスを、不活性ガスとして循環使用するための不活性ガス循環装置を冷却装置20との間に設けた点で、第一実施形態とは相違する。
従って、本実施形態では、第一実施形態における工程(A)、工程(B)及び工程(D)の説明は省略する。
先ず、工程(C)について説明する。
冷却装置20は、図5に示すように、リング状ノズル22に接続する管路22aに三方弁22bを介して初期投入圧縮不活性ガスを導入する管路22cと、循環圧縮不活性ガスを導入する管路22dとを接続している。(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, instead of the method of the first embodiment in which the clean exhaust gas that has passed through the
Therefore, in this embodiment, description of the process (A) in the first embodiment, the process (B), and the process (D) is omitted.
First, the step (C) will be described.
As shown in FIG. 5, the cooling device 20 introduces an initially charged compressed inert gas into a pipeline 22 a connected to the ring-shaped nozzle 22 via a three-way valve 22 b and a circulating compressed inert gas. The pipe line 22d to be connected is connected.
次に、工程(E)について説明する。
不活性ガス循環装置は、バグフィルタ27と、不活性ガス冷却装置34とで構成されている。バグフィルタ27には、バグフィルタ27を通過したクリーンな排気ガスを導く管路29が設けられている。
バグフィルタ27は、水冷却サイクロン24に管路24aを介して連絡している。
不活性ガス冷却装置34は、管路29の下流側に設けられ、排気ガスを常温まで冷却する熱交換器30と、この熱交換器30の下流側に設けられる管路31と、この管路31の下流側に設けられ、排気ガスを昇圧する高圧ブロワー32と、この高圧ブロワー32の下流側と冷却装置20の管路22dとを接続する管路33とで構成されている。管路33には、プラズマガン2で吹込まれた作動ガス(N2、Arガス等)相当の余剰ガスを大気放出する排気管35が三方弁36を介して設けられている。Next, process (E) is demonstrated.
The inert gas circulation device includes a
The
The inert gas cooling device 34 is provided on the downstream side of the
本実施形態によれば、バグフィルタ27でSiOX微粒子を回収集塵後のクリーンな排気ガスを熱交換器30で常温に冷却後に高圧ブロワー32にて昇圧し、冷却装置20に循環使用することにより、大幅なコスト低減が可能である。
また、本実施形態によれば第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。According to this embodiment, clean exhaust gas after collecting and collecting SiO X fine particles by the
Moreover, according to this embodiment, there can exist an effect similar to 1st embodiment.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例のみに限定されることはない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, the scope of the present invention is not limited only to these Examples.
(実施例1)
金属Si粉末の一次原料として、半導体製造用シリコンウエーハ製造工程で発生した金属Siスラッジから再生した金属Si粉末を使用した。
金属Si粉末の純度は、不純物の重金属<50μg/g、平均粒子径D50:3.7μmであった。
また、SiO2粉末の粒子径分布は、平均粒子径D50:2.4μmであった。
金属Si粉末とSiO2とを重量比(wt%)1:2.14で混合(SiOXのX値:1.0)した粉末と、水と、有機バインダー(PVA)と、分散剤とを配合して、撹拌スラリー化し、噴霧乾燥法で造粒して二次原料粉末(混合造粒粉末5)を製造した。
混合造粒粉末5の平均粒子径D50は、17μm(<60μm)であった。Example 1
As a primary raw material of metal Si powder, metal Si powder regenerated from metal Si sludge generated in a silicon wafer production process for semiconductor production was used.
The purity of the metal Si powder was impurity heavy metal <50 μg / g, average particle diameter D 50 : 3.7 μm.
The particle size distribution of the SiO 2 powder was an average particle size D 50 : 2.4 μm.
A powder obtained by mixing metal Si powder and SiO 2 at a weight ratio (wt%) of 1: 2.14 (X value of SiO X : 1.0), water, an organic binder (PVA), and a dispersant. It mix | blended, made into stirring slurry, and granulated by the spray-drying method, and manufactured the secondary raw material powder (mixed granulated powder 5).
The average particle diameter D 50 of the mixed
本実施例では、図1に示すように、プラズマ加熱装置は、DC(直流)プラズマ装置(日本ユテク製:SG-100溶射ガン)1を使用した。ただし、プラズマ炎3の噴出速度を遅くするためプラズマガン先端部2aのノズル10の径を大きくした特殊なノズルを採用した。
DC(直流)プラズマ装置1に金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末5をキャリアガス(N2)にて30g/minの供給速度で供給した。
作動ガス9にはN2(60L/min)を使用し、出力:35V×750Aで操業した。
DC(直流)プラズマ装置1の先端に高周波誘導加熱炉19を接続した。
高周波誘導加熱炉19は、水冷石英管17内部に断熱材16と、耐熱温度3,000℃の黒鉛管(反応管)15とを挿入し、高周波誘導コイル18で加熱する構造である。
黒鉛管(反応管)15の内部温度は、1,600℃〜2,700℃に任意に温度コントロールできる構造で、2,500℃で操業した。In this embodiment, as shown in FIG. 1, a DC (direct current) plasma apparatus (manufactured by Nippon Yutech Co., Ltd .: SG-100 spray gun) 1 was used as the plasma heating apparatus. However, a special nozzle in which the diameter of the nozzle 10 at the plasma gun tip 2a is increased in order to slow down the ejection speed of the
A mixed
N 2 (60 L / min) was used as the working gas 9 and the operation was performed at an output of 35 V × 750 A.
A high frequency induction heating furnace 19 was connected to the tip of the DC (direct current)
The high frequency induction heating furnace 19 has a structure in which a heat insulating material 16 and a graphite tube (reaction tube) 15 having a heat resistant temperature of 3,000 ° C. are inserted into a water-cooled quartz tube 17 and heated by a high frequency induction coil 18.
The internal temperature of the graphite tube (reaction tube) 15 was operated at 2,500 ° C. with a structure capable of arbitrarily controlling the temperature from 1,600 ° C. to 2,700 ° C.
プラズマ炎3で溶融液滴(一部はガス化)となったSiOXは、高温の高周波誘導加熱炉19に吹き込まれることにより、全てSiOXガスとなり、高周波誘導加熱炉19の上部から不活性ガス冷却装置20の出口パイプ21へ送られる。
出口パイプ21の出口部でリング状ノズル22から常温の圧縮N2ガスをSiOXガスに400L/minで吹き込み、800℃に急冷却させた。
800℃に一次冷却されたSiOXはガスから微粉末となり、さらに水冷却サイクロン24に吹き込まれる。
水冷却サイクロン24で冷却されたSiOX微粉末は、粒子径が成長して水冷却サイクロン24の側壁及び下部に付着堆積し、水冷却サイクロン24の下部に設けたホッパー26に集められる。
水冷却サイクロン24の下部に集められたSiOX回収粉末をサンプリングし、粒子径分析及び成分分析を行った。The SiO X that has become molten droplets (partially gasified) by the
A compressed N 2 gas at room temperature was blown into the SiO X gas at 400 L / min from the ring-shaped nozzle 22 at the outlet of the outlet pipe 21 and rapidly cooled to 800 ° C.
The SiO X primarily cooled to 800 ° C. becomes a fine powder from the gas, and is further blown into the water-cooled cyclone 24.
The SiO X fine powder cooled by the water cooling cyclone 24 grows in particle size, adheres and accumulates on the side wall and the lower portion of the water cooling cyclone 24, and is collected in a hopper 26 provided at the lower portion of the water cooling cyclone 24.
The SiO X recovered powder collected at the bottom of the water-cooled cyclone 24 was sampled and subjected to particle size analysis and component analysis.
(実施例2)
金属Si粉末:SiO2=1:0.71(重量比)で混合(SiOXのX値:0.5)した粉末を使用した以外は、実施例1と同じ条件で操業した。
水冷却サイクロン24の下部に集められたSiOX回収粉末をサンプリングし、粒子径分析及び成分分析を行った。(Example 2)
Operation was performed under the same conditions as in Example 1, except that powder mixed with metal Si powder: SiO 2 = 1: 0.71 (weight ratio) (X value of SiO X : 0.5) was used.
The SiO X recovered powder collected at the bottom of the water-cooled cyclone 24 was sampled and subjected to particle size analysis and component analysis.
(実施例3)
金属Si粉末:SiO2=1:6.43(重量比)で混合(SiOXのX値:1.5)した粉末を使用した以外は、実施例1と同じ条件で操業した。
水冷却サイクロン24の下部に集められたSiOX回収粉末をサンプリングし、粒子径分析及び成分分析を行った。(Example 3)
Operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that powder mixed with metal Si powder: SiO 2 = 1: 6.43 (weight ratio) (X value of SiO X : 1.5) was used.
The SiO X recovered powder collected at the bottom of the water-cooled cyclone 24 was sampled and subjected to particle size analysis and component analysis.
実施例1〜実施例3のSiOX回収粉末サンプルについて、レーザー回折式粒度分布計(LMS−2000e:SEISHIN社製)による粒子径分析、FE−SEM(SU8020:日立ハイテクノロジーズ製)による形態観察、EPMA(EPMA−1610:島津製作所製)によるSi及びOの定量分析及び粒子内におけるSi及びOの面分析結果、及びXPS(X-ray Photoelectron Spectrometer/JPS-9010/X線光電子分光法、日本電子株式会社製)を用いたSiOXの結合状態測定を行ったので、その結果を表1にまとめて示す。For the SiO X recovered powder samples of Examples 1 to 3, particle size analysis with a laser diffraction particle size distribution meter (LMS-2000e: manufactured by SEISHIN), morphology observation by FE-SEM (SU8020: manufactured by Hitachi High Technologies), Quantitative analysis of Si and O by EPMA (EPMA-1610: manufactured by Shimadzu Corporation) and surface analysis results of Si and O in particles, and XPS (X-ray Photoelectron Spectrometer / JPS-9010 / X-ray photoelectron spectroscopy, JEOL Ltd.) As a result of measurement of the bonding state of SiO X using Co., Ltd., the results are summarized in Table 1.
表1に示すごとく、実施例1〜実施例3のSi/SiO2の混合比率(計算X値)に対して、SiOX回収粉末サンプルの分析結果は、EDS分析、XPS分析の何れにおいてもX値がほぼ原料粉末混合比率での計算X値と同等の値であった。また、SiOX回収粉末サンプルのSiOXの結合状態においても原料のSi成分、SiO2成分がほとんど無くなり、Sub−oxide(Si1+、Si2+、Si3+)が生成されていることが確認された。
また、SiOX回収粉末サンプルの粒子径分布も、平均粒子径D50:18μm〜33μm(>50μm:0%〜26%)のリチウムイオン二次電池の負極活物質の塗工に適した粒子径分布の微粉末として回収することができた。
このように、SiOXのX値を用途に応じて最適にコントロールでき、且つ、回収するSiOXは、リチウムイオン二次電池の負極活物質の塗工に適した粒子径分布の粉末であるため、粒子径調整のための粉砕工程を省略でき、SiOX粉末製造コスト低減のためにも非常に大きな効果があった。As shown in Table 1, with respect to the Si / SiO 2 mixing ratio of Example 1 to Example 3 (calculated X value), the analysis result of the SiO X recovered powder sample is X in both EDS analysis and XPS analysis. The value was almost the same as the calculated X value at the raw material powder mixing ratio. In addition, it was confirmed that the raw material Si component and SiO 2 component were almost lost even in the SiO X combined state of the SiO X recovered powder sample, and Sub-oxide (Si 1+ , Si 2+ , Si 3+ ) was generated. .
The particle size distribution of the SiO X recovered powder sample is also suitable for application of the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery having an average particle size D 50 : 18 μm to 33 μm (> 50 μm: 0% to 26%). It could be recovered as a fine powder of distribution.
As described above, the X value of SiO X can be optimally controlled according to the use, and the recovered SiO X is a powder having a particle size distribution suitable for application of the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery. The pulverization step for adjusting the particle size can be omitted, and the SiO X powder production cost can be greatly reduced.
(比較例1)
金属Si粉末原料を粉末のまま粉末供給量70g/minで、DC(直流)プラズマ装置(日本ユテク製:SG-100溶射ガン)1のプラズマジェット中に投入し、更にプラズマ炎3内にSiOのモル比相当(Si:O=1:1)の酸素ガスO2を吹き込んで、SiOXを合成させる以外は、実施例1と同じ条件で操業した。
その結果、平均粒子径D50:5μm位の微粉末は、プラズマガン2の粉末供給装置14では、粉末が細か過ぎて、材料が安定供給できない。しかも、Si微粉末がプラズマ炎3の中心の高温度部(10,000℃)にうまく投入されにくく、多くの金属Si粉末は溶融固化して球状化するのみで、回収された粉末は酸素との合成反応が不十分な金属Si組成のものがほとんどであった。(Comparative Example 1)
The raw material of the metal Si powder is put in a powder at a supply rate of 70 g / min into a plasma jet of a DC (direct current) plasma apparatus (manufactured by Nippon Yutech Co., Ltd .: SG-100 spray gun), and further SiO in the
As a result, the fine powder having an average
(比較例2)
造粒粉を使用せずに金属Si粉末:SiO2=1:2.14(重量比)で混合(SiOXのX値:1.0)した粉末をそのまま使用する以外は、実施例1と同じ条件で操業した。
本比較例では、材料供給が非常に不安定で、且つ、プラズマジェットの後で、高周波誘導加熱炉19での加熱を行ったにも関わらず、回収された粉末は、金属SiとSiO2の組成のものが多く、SiO化反応があまり起こっていなかった。
金属Si粉末は、造粒していないため微粉であるにも関わらず粉末がプラズマ炎3の中心部に入り難く、且つ、金属Siは気化温度が高いため完全に気化しきれず、SiO化の気相反応が起こりにくかった。(Comparative Example 2)
Example 1 is the same as Example 1 except that the powder mixed with metal Si powder: SiO 2 = 1: 2.14 (weight ratio) (X value of SiO X : 1.0) is used as it is without using granulated powder. Operated under the same conditions.
In this comparative example, the material supply was very unstable, and the recovered powder was composed of metal Si and SiO 2 despite being heated in the high-frequency induction heating furnace 19 after the plasma jet. There were many compositions, and SiO conversion reaction did not occur so much.
Although the metal Si powder is not granulated because it is not granulated, it is difficult for the powder to enter the center of the
(比較例3)
高周波誘導加熱炉19での加熱を行わないこと以外は、実施例1と同じ条件で操業した。
造粒しているため原料粒子径が大きい分、プラズマ炎3内で材料は溶融している。しかし、プラズマ炎3の温度が急激に低下するため、混合造粒粉末5の溶融した液滴がそのまま気化しきれずに固化している。しかも、回収粉末の粒子径が非常に大きいとともに、気相反応が行われていないため、金属SiとSiO2の混合物粒子状の粉末が多かった。(Comparative Example 3)
The operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that heating in the high-frequency induction heating furnace 19 was not performed.
Since the material is granulated, the material is melted in the
(比較例4)
プラズマ炎3の噴出速度を遅くするためプラズマガン先端部2aのノズル10の径を大きくした特殊なノズルを採用せず、通常のDC(直流)プラズマ装置(日本ユテク製:SG-100溶射ガン)を使用する以外は、実施例1と同じ条件で操業した。
特殊なノズルを採用しない、通常のDC(直流)プラズマ装置では、溶融液滴の飛翔速度が非常に早く、高周波誘導加熱炉19での滞留時間が非常に短い。比較例3に比べると溶融液滴の気化はかなり行われているが、十分ではなかった。(Comparative Example 4)
A normal DC (direct current) plasma device (manufactured by Nippon Yutec Corp .: SG-100 spray gun) is used instead of a special nozzle in which the diameter of the nozzle 10 at the tip 2a of the plasma gun is increased in order to slow down the ejection speed of the
In a normal DC (direct current) plasma apparatus that does not employ a special nozzle, the flying speed of molten droplets is very fast, and the residence time in the high-frequency induction heating furnace 19 is very short. Compared with Comparative Example 3, vaporization of the molten droplets was considerably carried out, but it was not sufficient.
(比較例5)
圧縮N2ガスによる一次急冷を行わず、高周波誘導加熱炉19から出た高温度ガス(約1,700℃)をそのまま、断熱二重管23内に放出する以外は、実施例1と同じ条件で操業した。
高温度のSiOXガスは、断熱二重管23を通して水冷却サイクロン24の雰囲気中に放出されるが、ガス流速が遅く殆どが断熱二重管23内で析出固化するか、サイクロン内に入り込んだ粒子も水冷却サイクロン24で沈降せず収率が非常に悪かった。(Comparative Example 5)
The same conditions as in Example 1 except that the high-temperature gas (about 1,700 ° C.) discharged from the high-frequency induction heating furnace 19 is discharged as it is into the heat insulating double tube 23 without performing the primary quenching with the compressed N 2 gas. Operated at.
The high-temperature SiO X gas is released into the atmosphere of the water-cooled cyclone 24 through the heat insulating double tube 23, but the gas flow rate is slow and most of the gas is precipitated and solidified in the heat insulating double tube 23 or enters the cyclone. The particles also did not settle in the water cooled cyclone 24 and the yield was very bad.
1 DC(直流)プラズマ装置
2 プラズマガン
2a プラズマガン先端部
3 プラズマ炎
4 粉末供給ノズル
5 混合造粒粉末
6 電極ホルダー
7 陰極
8 作動ガス通路
9 作動ガス
10 ノズル(陽極)
11 ウオータージャケット
12 冷却水
13 粉末造粒装置
14 粉末供給装置
15 黒鉛管(反応管)
16 断熱材
17 水冷石英管
18 高周波誘導コイル
19 高周波誘導加熱炉
20 冷却装置
22 リング状ノズル
23 断熱二重管
24 水冷却サイクロン
25a 断熱二重管23内で析出するSiOX微粉末
25b 水冷却サイクロン24で回収されるSiOX粉末
26 ホッパー
27 バグフィルタ
28 真空ポンプ
30 熱交換器
32 高圧ブロワー
34 不活性ガス冷却装置DESCRIPTION OF
11 Water jacket 12 Cooling water 13 Powder granulator 14 Powder feeder 15 Graphite tube (reaction tube)
16 Heat insulating material 17 Water-cooled quartz tube 18 High-frequency induction coil 19 High-frequency induction heating furnace 20 Cooling device 22 Ring-shaped nozzle 23 Heat-insulating double tube 24 Water-cooling cyclone 25a SiO X
Claims (23)
加熱溶融された前記混合造粒粉末の溶融液滴を加熱炉で気化させてSiOX化反応を行わせる工程と、
生成された前記SiOXガスを不活性ガスで急冷却してSiOX微粉末を析出させる工程と
を有することを特徴とするSiOX粉末製造法。A step of heating and melting a mixed granulated powder of metal Si powder and SiO 2 powder with a plasma flame;
A step of evaporating molten droplets of the mixed granulated powder heated and melted in a heating furnace to perform a SiO x conversion reaction;
SiO X powder production method characterized by a step of depositing a SiO X fine powder generated the SiO X gas is quenched with an inert gas.
金属Si粉末とSiO2粉末との混合造粒粉末を前記プラズマ炎中に噴霧する粉末供給装置と、
前記プラズマ炎にて加熱溶融された前記混合造粒粉末の溶融液滴を気化させてSiOX化反応を行わせる加熱炉と、
生成された前記SiOXガスを不活性ガスで急冷却してSiOX微粉末を析出させる冷却装置と
を有することを特徴とするSiOX粉末製造装置。A DC (direct current) plasma device or an RF (radio frequency induction) thermal plasma device comprising a plasma gun for ejecting a plasma flame;
A powder supply device for spraying mixed granulated powder of metal Si powder and SiO 2 powder into the plasma flame;
A heating furnace for vaporizing the molten droplets of the mixed granulated powder heated and melted by the plasma flame to perform a SiO x conversion reaction;
SiO X powder production apparatus characterized by comprising a cooling device for precipitating SiO X fine powder generated the SiO X gas is quenched with an inert gas.
A heat exchanger that cools the clean exhaust gas after dust collection by the bag filter to room temperature, and pressurizes the clean exhaust gas cooled to room temperature by the heat exchanger to the ring-shaped nozzle of the cooling device SiO X powder production apparatus according to claim 22, further comprising an inert gas cooling system comprising a high pressure blower circulating.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2001220122A (en) * | 2000-02-04 | 2001-08-14 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Method for manufacturing silicon oxide powder |
JP2011079695A (en) * | 2009-10-06 | 2011-04-21 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Method for producing silicon lower oxide particle and dispersion of the particles |
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JP2011079695A (en) * | 2009-10-06 | 2011-04-21 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Method for producing silicon lower oxide particle and dispersion of the particles |
JP2011168412A (en) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Nisshin Engineering Co Ltd | Method for producing silicon monoxide fine particle and silicon monoxide fine particle |
JP2014088292A (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Mitsubishi Materials Corp | Method of producing silicon oxide powder |
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