TW202319112A - 反應裝置、反應系統、電池用材料製造系統、電池製造系統、固體電解質製造系統以及反應生成物製造方法 - Google Patents

Abstract

於反應裝置中，窯部係具有：筒部，係以能夠旋轉的方式延伸；原料供給口，係從筒部的一端側接收被供給的原料；以及送出口，係將反應生成物送出至另一端側。流體供給裝置係具有：流體供給管，係從一端側或另一端側沿筒部的內側延伸；以及流體供給口，係以能夠將被泵送的預定的流體排出至筒部的內側的方式設置於流體供給管。接觸區域係供由流體供給口所排出的流體與原料接觸。流體抽吸裝置係具有：流體抽吸口，係設為能夠抽吸已通過接觸區域之流體；以及流體抽吸管，係將由流體抽吸口所抽吸之流體泵送至窯部的外部。

Description

反應裝置、反應系統、電池用材料製造系統、電池製造系統、固體電解質製造系統以及反應生成物製造方法

本發明係關於一種反應裝置、反應系統、電池用材料製造系統、電池製造系統、固體電解質製造系統以及反應生成物製造方法。

存在一種反應裝置，該反應裝置係用以藉由對原料賦予預定的氛圍(atmosphere)，以連續地製造所需製品。例如一般稱為迴轉窯(rotary kiln)之反應裝置係將繞中心軸旋轉之中空的窯部加熱，並藉由一邊使材料沿該窯部轉動一邊使材料通過該窯部，以製造所需製品。此外，例如稱為滾輪式隧道窯(roller hearth kiln)之反應裝置係藉由使原料或工件通過隧道型的窯部，以製造所需製品。另外也還有開發其他各種反應裝置。

例如，專利文獻1係揭示了以下的反應裝置。反應裝置係具有：螺旋進料器本體，係用作壓力反應容器；催化劑供給部，係將催化劑導入至螺旋進料器本體內；以及低級烴供給部，係將低級烴導入至螺旋進料器本體內。此外，該反應裝置係具有：螺桿，係輸送所生成的奈米碳；固體送出部，係將由螺桿所輸送的催化劑以及奈米碳送出；以及氣體送出部，係將所生成的氫送出至進料器本體外。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2006-290682。

[發明所欲解決之課題]

另外，當製造如固體電解質等所需的反應生成物時，需要例如對原料賦予超過攝氏1000度的熱之工序。此外，當製造如固體電解質等所需的反應生成物時，理想為於反應工序中與預定的氛圍氣體等流體接觸。然而為了使用如此的溫度、氛圍氣體而良適地產生反應，必須使用含有上述技術之複數種裝置，難以有效率地製造所需製品。

本發明係提供一種為了解決如此課題而完成且有效率地製造所需製品之反應裝置等。 [用以解決課題之手段]

本發明的反應裝置係具有窯部、流體供給裝置、接觸區域以及流體抽吸裝置。窯部係具有：筒部，係以能夠沿著中心軸旋轉的方式延伸；原料供給口，係從筒部的一端側接收被供給的原料；以及送出口，係將反應生成物送出至筒部的另一端側。流體供給裝置係具有：流體供給管，係從一端側或另一端側沿筒部的內側延伸；以及流體供給口，係以能夠將由流體供給管所泵送的預定的流體排出至筒部的內側的方式設置於流體供給管。接觸區域係供由流體供給口所排出的流體與原料接觸。流體抽吸裝置係具有：流體抽吸口，係設為能夠抽吸已通過接觸區域之流體；以及流體抽吸管，係將由流體抽吸口所抽吸之流體泵送至窯部的外部。

本發明的反應生成物製造方法係由製造反應生成物之使用者執行以下的工序。使用者係準備窯部，該窯部係具有：筒部，係以能夠沿著中心軸旋轉的方式延伸；原料供給口，係從筒部的一端側接收被供給的原料；以及送出口，係將反應生成物送出至筒部的另一端側。使用者將窯部的內部加熱至預定的溫度。使用者從流體供給口排出預定的流體，流體供給口係設於筒部的內側而與筒部分離。使用者從流體抽吸口抽吸筒部的內側的流體，流體抽吸口係設於筒部的內側而與筒部分離。使用者從流體供給口供給原料。使用者藉由使窯部旋轉，一邊使原料接觸流體，一邊將原料沿著平行於中心軸之方向往送出口搬送，以使原料與流體接觸。使用者從送出口將反應生成物送出。 [發明功效]

根據本發明能提供有效率地製造所需製品之反應裝置等。

以下透過發明的實施形態來說明本發明，惟申請專利範圍所請發明並不限於以下實施形態。此外，實施形態中所說明的所有的構成並不一定都是為了解決課題的手段而必須。為了使說明明確，以下的記載以及圖式係適當地省略以及簡化。另外，於各個圖式中，對於相同的要素標示相同的符號，並根據所需而省略重複說明。

[實施形態1] 參照圖1說明實施形態1的反應裝置的主要構成。圖1係實施形態1的反應裝置10的側面方向之剖面圖。反應裝置10係用以藉由對原料賦予預定的物理性刺激等條件以製造反應生成物之裝置。

原料、反應生成物的種類以及狀態並無特別限制，可為含有鋰以作為成分之一之金屬氧化物或金屬硫化物之類的無機物，亦可為如烴之類的有機物。此外，原料、反應生成物的形狀以及大小並無特別限制，惟當形狀為塊狀時，對角線長度較佳為0.1mm至50mm，更佳為1mm至20mm。進一步地，當原料、反應生成物的形狀為塊狀時，對角線長度的比(縱橫比)較佳為1至10，更佳為1.3至1.8。反應裝置10係具有窯部100、接觸區域105、流體供給裝置120以及流體抽吸裝置130以作為主要構成。此外，除了上述構成之外，反應裝置10還具有進料器140、窯腳150以及驅動裝置160等。

窯部100係具有原料供給口101、送出口102以及筒部103以作為主要構成。原料供給口101係接收被供給至一端側的原料R10。送出口102係將反應生成物R11送出至另一端側。筒部103係於一端側具有原料供給口101並於另一端側具有送出口102之圓筒狀的構件，並以能夠沿著中心軸C10旋轉的方式延伸。

窯部100係對所接收的原料賦予室溫至攝氏1500度範圍內的預定的溫度。因此，窯部100的主要構成係藉由能承受此溫度的構件所形成。亦即窯部100係能由：含有例如鎳、鈷、鉻、鐵、銅、鋁、鈦、鎢、鈮、鉭、鉬、矽、硼以及碳中的至少其中之一作為成分之合金；含有如氧化鋁、氧化鋯等之金屬氧化物、如氮化矽等之氮化物、如碳化鈦等之碳化物、如硼化鉻等之硼化物之陶瓷；或是如結晶石墨、纖維強化石墨之類的碳所形成，或是能藉由將上述合金、上述陶瓷以及上述碳中的其中之一組合而成之複合材料、覆蓋材料、接合材料所形成。

窯部100亦可設置為傾斜，並使得筒部103中的供給口側比送出口側高。圖1所示的窯部100中，筒部103的中心軸C10係相對於水平方向具有預定的角度θ的傾斜。藉此，窯部100係構成為使所接收的預定的原料R10一邊接觸筒部103的內壁，一邊沿著中心軸C10而將原料R10往送出口102搬送。另外，角度θ係能由-90度至+90度的範圍中選擇。

進料器140係經由軸承104而與圖1所示的窯部100的原料供給口101接合。進料器140係將窯部100中的原料供給口101側以能夠旋轉的方式支撐。亦即，進料器140係支撐窯部100之支撐部。進料器140係從設置於上方且作為開口部之原料投入口141接收原料R10，並將所接收之原料R10引導至原料供給口101。

此外，窯腳150係經由軸承104而與窯部100的送出口102接合。窯腳150係將送出口102側以能夠旋轉的方式支撐。亦即，窯腳150係支撐窯部100之支撐部。此外，窯腳150係具有反應生成物出口151，並將由送出口102所送出之反應生成物R11從反應生成物出口151送出。進一步地，窯腳150係將流體供給裝置120以及流體抽吸裝置130固定。

另外，進料器140亦可取代窯腳150或是與窯腳150一起將流體供給裝置120以及流體抽吸裝置130中的至少其中之一固定。亦即，進料器140以及窯腳150中的至少其中之一係作為支撐部而將流體供給裝置120以及流體抽吸裝置130固定。此時，例如可由進料器140來固定流體供給裝置120，由窯腳150來固定流體抽吸裝置130，亦可互相對調。

流體供給裝置120係用以將預定的流體供給至窯部100之裝置。預定的流體係指氣體或是液體，當具有流動性時亦可含有粉末等固體。流體供給裝置120係具有流體供給管121以及流體供給口122以作為主要構成。除了上述構成之外，流體供給裝置120還能具有預先儲存預定的流體之儲存部、用以泵送該流體之泵。

流體供給管121係用以搬運流體的管，並構成為從窯部100的一端側或是另一端側沿筒部103的內側延伸。於圖1中，流體供給管21係固定於窯腳150，並從窯腳150沿著窯部100的筒部103延伸。

流體供給口122係設於流體供給管121之開口部，且設為能夠將由流體供給管121泵送的預定的流體排出至筒部103的內側。圖1所示的流體供給口122係設有複數個孔。然而，流體供給口122亦可為一個孔，亦可為供使預定的流體通過之多孔狀的構件。

流體抽吸裝置130係用以抽吸存在於窯部100的內部之流體並將該流體排出至窯部100的外部之裝置。流體抽吸裝置130所抽吸的流體係例如包含流體供給裝置120所供給且經與原料R10接觸之流體。流體抽吸裝置130係具有流體抽吸管131以及流體抽吸口132以作為主要構成。除了上述構成之外，流體抽吸裝置130還能具有用以主動抽吸流體之抽吸泵、強制排氣裝置等。

流體抽吸口132係開口部，且設為能夠抽吸已通過接觸區域105之流體。流體抽吸管131係將由流體抽吸口132所抽吸的流體泵送至窯部100的外部之管件。於圖1中，流體抽吸管131係固定於窯腳150，並從窯腳150沿著窯部100的筒部103延伸。

上述流體供給裝置120以及流體抽吸裝置130係能由：含有例如鎳、鈷、鉻、鐵、銅、鋁、鈦、鎢、鈮、鉭、鉬、矽、硼以及碳中的至少其中之一作為成分之合金；含有如氧化鋁、氧化鋯等之金屬氧化物、如氮化矽等之氮化物、如碳化鈦等之碳化物、如硼化鉻等之硼化物之陶瓷；或是如結晶石墨、纖維強化石墨之類的碳所形成，或是能藉由將上述合金、上述陶瓷以及上述碳中的其中之一組合而成之複合材料、覆蓋材料、接合材料所形成。

另外，流體供給裝置120與筒部103的內壁之間係維持分離狀態。同樣地，流體抽吸裝置130與筒部103的內壁之間係維持分離狀態。藉此，流體供給裝置120以及流體抽吸裝置130係構成為不妨礙窯部100的旋轉。

流體供給裝置120與流體抽吸裝置130可在連接狀態下固定至窯腳150，亦可分別獨立地固定至窯腳150。流體供給裝置120以及流體抽吸裝置130亦可固定至窯腳150並進一步由進料器140所支撐。

較佳地，如圖1所示般，流體抽吸口132與流體供給口122係沿著平行於中心軸C10的方向而分離。於圖1中流體供給口122係位於筒部103的上游側，並將流體排出至原料R10所在的下方。此外，流體抽吸口132係位於沿著中心軸C10的方向上與流體供給口122分離的下游側，並抽吸存在於下方的流體。藉由如此構成，反應裝置10能將接觸區域105亦即供由流體供給口122所供給的流體與原料R10接觸之區域良適地設置於流體供給口122與流體抽吸口132之間。

接觸區域105係供由流體供給口122所排出的流體與原料R10接觸之區域。於圖1中，以粗體二點鏈線顯示的區域為接觸區域105。於接觸區域105中，原料R10係一邊滾動流動一邊與由流體供給裝置120所供給的流體接觸。藉此，原料R10係成為預定的反應生成物R11，並被搬送至送出口102。此外，由流體供給口122所供給的流體係在通過接觸區域105之後被抽吸至位於接觸區域105的下游側之流體抽吸口132。

溫度控制裝置110係藉由對窯部100的外周部進行加熱或冷卻來控制窯部100的溫度。溫度控制裝置110係進行例如室溫至攝氏1500度左右範圍之加熱。溫度控制裝置110例如具有配置為將筒狀的窯部100的周圍包圍之加熱裝置。加熱裝置例如包含如感應加熱器、護套加熱器、線圈加熱器或陶瓷加熱器等能夠控制溫度之任意的加熱器。或者，加熱裝置亦可為燃燒氣體並使經加熱的流體循環。溫度控制裝置110能包含用以控制窯部100的溫度之控制裝置。例如，溫度控制裝置110亦可於窯部100中的預定的位置具有用以監測溫度之溫度計。

另外，溫度控制裝置110亦可沿著窯部100的延伸方向而設置複數個。反應裝置10係例如於距離原料供給口101相對較近側且與原料供給口101分離之位置處能具有第一溫度控制部110A，並於比第一溫度控制110A相對靠近送出口102側處能具有第二溫度控制部110B。於此情況下，例如原料供給口101中的內部溫度係在原料供給口101的區域中成為室溫。此外，第一溫度控制部110A係將窯部100的內部溫度控制為例如500度。進一步地，第二溫度控制部110B係將窯部100的內部溫度控制為例如1500度。

於此情況下，反應裝置10係能於由第一溫度控制部110A所設定之溫度(500度)的區域中對原料R10進行脫脂，並能於由第二溫度控制部110B所設定之溫度(1500度)的區域中對原料R10進行燒結。如上所述，反應裝置10係能藉由具有複數個溫度控制部而沿著窯部100的延伸方向設定複數個溫度分佈。藉由上述構成，反應裝置10係使窯部100旋轉，並將窯部100加熱。當熱傳遞至筒部103時，此熱會放射至窯部100的內部。

驅動裝置160係具有：馬達M；以及驅動力傳遞部161，係嵌合至由該馬達M突出之驅動軸。驅動裝置160係透過驅動力傳遞部161將從動部106驅動而使窯部100旋轉。驅動力傳遞部161以及從動部106係例如構成為彼此嚙合之齒輪。驅動裝置160係藉由如此構成而以中心軸C10為旋轉中心使窯部100旋轉。藉此，窯部100係一邊使由原料供給口101所接收之原料R10轉動一邊搬送至送出口102。

接著參照圖2說明反應裝置10所執行的處理。圖2係反應裝置10所執行的處理(反應生成物製造方法)的流程圖。例如，由使用反應裝置10來製造反應生成物之使用者來使用反應裝置10以執行圖2所示流程圖。

首先，使用者係準備包含窯部100之反應裝置10(步驟S11)。使用者所準備之反應裝置10係具有上述構成。

接著，使用者係操作反應裝置10，並使溫度控制裝置110加熱窯部100。亦即溫度控制裝置110係將窯部100的內部加熱至預定的溫度(步驟S12)。

接著，使用者係操作反應裝置10，將預定的流體供給至流體供給裝置120。此外，使用者係操作反應裝置10，並使流體抽吸裝置130抽吸流體。藉此，流體供給裝置120係從設於筒部103的內側之流體供給口122排出預定的流體，且流體抽吸裝置130係從設於筒部103的內側之流體抽吸口132抽吸筒部103的內側的流體(步驟S13)。

接著，使用者係將原料R10從原料供給口101供給至窯部100(步驟S14)。另外，使用者係藉由將原料R10投入至進料器140來將原料R10供給至原料供給口101。

接著，使用者係藉由使窯部100旋轉而將原料R10搬送至下游，並使原料R10於接觸區域105中與預定的流體接觸(步驟S15)。另外，較佳地，為了將被供給至窯部100的原料R10搬送至下游，使用者係於步驟S11之後且步驟S12之前使窯部100開始旋轉。此時，反應裝置10係藉由將驅動裝置160驅動而使窯部100旋轉。

接著，使用者係從送出口102將反應生成物送出(步驟S16)。

以上已說明了反應裝置10所執行的反應生成物製造方法。上述反應生成物製造方法係循著反應裝置10由原料R10製造反應生成物R11並直到將所製造的反應生成物R11送出之流程來呈現。然而，反應裝置10亦可例如於步驟S12之前就執行步驟S15中的窯部100的旋轉操作。

以上已對實施形態1進行了說明，惟實施形態1的構成並不限於上述內容。反應裝置10亦可為使流體從下游側朝向上游側流動之構成。此外，反應裝置10亦可於窯部100的中央部具有流體供給口122，並於比流體供給口122還上游側具有第一流體抽吸口132，並進一步於流體供給口122的下游側具有第二流體抽吸口132。亦即，於此情況下，由流體供給口122供給至窯部100的流體亦可分歧為朝向第一流體抽吸口132之流體、以及朝向第二流體抽吸口132之流體。藉由上述構成，作為迴轉窯之反應裝置10係能使原料R10於接觸區域105中連續而有效率地與流體接觸。是以，根據實施形態1能提供有效率地製造所需製品之反應裝置等。

[實施形態2] 接著對實施形態2進行說明。實施形態2係具有於窯部100的內部限制流體的流動之功能。

圖3係實施形態2的反應裝置20的側面方向之剖面圖。圖3所示的反應裝置20中，流體供給口122以及流體抽吸口132的形態係與反應裝置10不同。此外，反應裝置20具有支撐構件170、擋板171以及擋板172，此點係與實施形態1不同。

實施形態2的流體供給口122係設定為與中心軸C10間形成角度α。藉此，流體供給口122係沿與擋板172對向之方向具有開口部。換句話說，由流體供給口122所排出的流體係碰觸擋板172，並被擋板172限制流動。藉此，流體係被引導至接觸區域105並與原料R10接觸。

實施形態2中的流體抽吸口132係設定為與中心軸C10間形成角度β。藉此，流體抽吸口132係沿與擋板171對向之方向具有開口部。換句話說，已通過接觸區域105之流體係被擋板171所限制，此後被流體抽吸口132抽吸。

支撐構件170為從作為支撐部之窯腳150延伸至筒部103的內側之構件，並支撐擋板171以及擋板172。另外，支撐構件170亦可透過組合流體供給管121或流體抽吸管131而構成。支撐構件170亦可固定至窯腳150，並由進料器140所支撐。支撐構件170亦可固定至作為支撐部之進料器140，並從進料器140延伸至筒部103。此外，支撐構件170亦可固定至進料器140並進一步由窯腳150所支撐。

擋板171為配置於流體抽吸口132與送出口102之間之板狀的構件。擋板171係以不阻礙窯部100的旋轉的方式由支撐構件170所支撐。擋板171係於接觸區域105的外側處限制平行於中心軸C10的方向之流體的流動，接觸區域105為形成於筒部103中且於流體供給口122與流體抽吸口132之間之空間。亦即，藉由配置擋板171，反應裝置20係能將已通過接觸區域105之流體良適地引導至流體抽吸口132並抽吸此流體。

擋板172為配置於原料供給口101與流體供給口122之間之板狀的構件，並與擋板171同樣地由支撐構件170所支撐。擋板172係於筒部103中接觸區域105的外側處限制平行於中心軸C10的方向之流體的流動。亦即，藉由配置擋板172，反應裝置20能將由流體供給口122所排出的流體良適地引導至接觸區域105。

如上所述，擋板171以及擋板172係分別設置於一端側以及另一端側並使得沿著平行於中心軸C10的方向將流體供給口122以及流體抽吸口132夾在中間。藉此，反應裝置20能良適地形成接觸區域105，並能於接觸區域105中使流體與原料R10接觸。進一步地，反應裝置20係能有效率地抽吸與原料R10接觸之後的流體。

另外，為了實現本實施形態的目的，本實施形態中的擋板的形狀亦可具有凹凸或彎曲等形狀。圖3所示的擋板171以及擋板172兩者的上部係往上游側彎折。此乃出於良適地形成由流體供給裝置120所供給的流體的流動之目的。此外，擋板171以及擋板172兩者的下部係往下游側彎折。此目的在於將原料R10順暢地搬運至下游側。除了上述形狀之外，擋板還能具有各種形狀。

接著參照圖4進一步說明擋板的構成。圖4係實施形態2的反應裝置20的正面方向的剖面圖。圖4係從平行於中心軸C10的方向來觀察圖3中的Ⅳ-Ⅳ剖面之剖面圖。

反應裝置20中，於構成為圓環狀的窯部100的外周係設有溫度控制裝置110。此外，反應裝置20於窯部100的內部係具有支撐構件170、擋板171、流體供給裝置120以及流體抽吸裝置130。

支撐構件170中，沿著延伸方向於支撐構件170的內部係形成有作為管狀孔之流體供給裝置120以及流體抽吸裝置130。此外，於圖4所示剖面圖中，流體抽吸裝置130係從支撐構件170的下部突出並構成流體抽吸口132。

擋板171係呈不接觸至筒部103的內壁的程度而與筒部103的內壁分離之圓盤狀。此外，為了確保用來使原料R10通過的空間，擋板171於本身的下部處距離筒部103的內壁的距離係相對地變大。藉此，於接觸區域105中，流體係良適地與原料R10接觸並且進一步地因受到擋板171的限制而被流體抽吸口132抽吸。此外，於接觸區域105中原料R10係良適地與流體接觸並進一步地從設於擋板171的下部之空間被搬送至下游。

以上已說明了實施形態2。藉由上述構成，反應裝置20能有效率地製造反應生成物R11。亦即，根據本實施形態，能提供有效率地製造所需製品之反應裝置等。

[實施形態3] 接著說明實施形態3。圖5係實施形態3的反應裝置30的側面方向之剖面圖。反應裝置30中，流體供給裝置、流體抽吸裝置、擋板以及接觸區域的構成係與實施形態2不同。此外，反應裝置30中，溫度控制裝置110的態樣係與實施形態2不同。

本實施形態中的流體供給裝置120中，於沿著平行於中心軸C10的方向之不同位置處係具有能夠個別供給複數的流體之複數個第一流體供給口122A以及第二流體供給口122B。藉此，反應裝置30能個別地於複數個不同的位置處供給流體。

此外，本實施形態的反應裝置30係具有擋板173。擋板173係於第一流體供給口122A與第二流體供給口122B之間限制平行於中心軸C10的方向之流體的流動。藉由擋板173，反應裝置30能將由第一流體供給口122A所排出的流體的流動與由第二流體供給口122B所排出的流體的流動予以分離並控制。

進一步地，本實施形態中的流體抽吸裝置130係具有第一流體抽吸口132A以及第二流體抽吸口132B。第一流體抽吸口132A係設為對由第一流體供給口122A所排出的流體進行抽吸。第二流體抽吸口132B係設為對由第二流體供給口122B所排出的流體進行抽吸。亦即，流體抽吸裝置130係具有分別對應複數個流體供給口而設置之複數個流體抽吸口。

藉由上述構成，反應裝置30係構成第一接觸區域105A以及第二接觸區域105B。亦即，於第一接觸區域105A中，由第一流體供給口122A所供給的流體係與原料R10接觸，此後被第一流體抽吸口132A抽吸。第一接觸區域105A係被夾在擋板172與擋板173之間。藉此，第一接觸區域105A係良適地使流體與原料R10接觸。

此外，於第二接觸區域105B中，由第二流體供給口122B所供給的流體係與原料R10接觸，此後被第二流體抽吸口132B抽吸。第二接觸區域105B係被夾在擋板173與擋板171之間。藉此，第二接觸區域105B係良適地使流體與原料R10接觸。

於本實施形態中的反應裝置30中，流體供給裝置120亦可構成為不同種類的流體(例如第一流體以及第二流體)分別流動於第一流體供給口122A以及第二流體供給口122B。亦即，於此情況下，流體供給裝置120係具有：第一流體供給管121A以及第一流體供給口122A，係供給第一流體；以及第二流體供給管121B以及第二流體供給口122B，係供給第二流體。此外，於此情況下，第一接觸區域105A中，原料R10係與第一流體接觸。第二接觸區域105B中，於比第一接觸區域105A下游處與第一流體接觸後的原料R10係與第二流體接觸。而且，流體抽吸裝置130係於第一接觸區域105A中抽吸第一流體，於第二接觸區域105B中抽吸第二流體。

另外，流體抽吸裝置130亦可具有與第一流體抽吸口132A對應的第一流體抽吸管131A，並且也具有與第二流體抽吸口132B對應的第二流體抽吸管131B。藉由如此構成，反應裝置30能將不同接觸區域中的流體分離而抽吸。

藉由上述構成，由於反應裝置30於第一接觸區域105A與第二接觸區域105B之間具有用以分隔第一流體的流動與第二流體的流動之擋板173，因此能良適地將各個接觸區域分離，並於各個區域中產生所需的反應。

此外，於此情況下，控制窯部100的溫度之溫度控制裝置110能具有：第一溫度控制部110A，係控制第一接觸區域105A的溫度；以及第二溫度控制部110B，係控制第二接觸區域105B的溫度。藉此，溫度控制裝置110能對複數個接觸區域個別地進行溫度控制。例如，溫度控制裝置110係藉由第一溫度控制部110A將第一接觸區域105A的溫度控制為500度，藉由第二溫度控制部110B將第二接觸區域105B的溫度控制為1000度。

以上已說明了實施形態3。另外，於上述反應裝置30中有兩個接觸區域105，但反應裝置30亦可具有三個以上不同的接觸區域。此外，溫度控制裝置110亦可於例如圖5的構成中具有將擋板171的下游側冷卻之冷卻裝置。此外，與上述反應裝置30所具有的各個接觸區域 105對應的流體供給口122以及流體抽吸口132係分別配置一個。然而，接觸區域105以及與接觸區域105對應的流體供給口122以及流體抽吸口132的構成並不限於此。亦即，於反應裝置30中與一個接觸區域105對應的流體供給口122的數量可為一個，亦可為一個以上。此外，於反應裝置30中與一個接觸區域105對應的流體抽吸口132的數量可為一個，亦可為一個以上。

藉由上述構成，反應裝置30能於一個窯部100中設定環境各自不同的複數個區域。是以，根據實施形態3，能提供有效率地製造所需製品之反應裝置等。

[實施形態4] 接著說明實施形態4。圖6係實施形態4的反應裝置40的側面方向之剖面圖。實施形態4的反應裝置40中，擋板的形態係與實施形態2不同。

本實施形態中的支撐構件170係被固定至窯腳150，並且由進料器140所支撐。藉由如此構成，支撐構件170能支撐沿著窯部100的延伸方向而形成之任何的擋板。

反應裝置40係具有擋板174以及擋板175。擋板174於接觸區域105中係沿著平行於中心軸C10的方向而限制流體的流動。

反應裝置40中，由流體供給口122所排出的流體係從上游側流到下游測。由原料供給口101所供給的原料R10也被朝向作為下游側之送出口102搬送。擋板174係於筒部103的接觸區域105中限制上述流動。亦即，擋板174能構成為使得於接觸區域105中流體通過的流路的剖面積具有變化。

藉此，由流體供給口122所排出的流體於接觸區域105中的流速以及流動方向能具有變化。或者，由流體供給口122排出之流體的通量(flux)於接觸區域105中係能沿著流動的方向而具有變化。此外，伴隨於此，與流體接觸之原料R10的移動速度以及移動方向也能具有變化。

另外，除了平行於中心軸C10的方向之外，擋板174亦可沿著窯部100的旋轉方向而限制流體的流動。例如，擋板174亦可螺旋狀地限制流體的流動。藉由上述構成，擋板174能良適地對滾動流動的原料R10良適地限制流體的流動。

對圖6所示具體例進行說明。於接觸區域105中，擋板174係以從上游朝向下游與筒部103之間的距離逐漸增加之方式形成。於接觸區域105中相對上游側處，擋板174的下表面與筒部103的內壁所形成之通量為剖面積D10。於接觸區域105中的中央部中，擋板174的下表面與筒部103的內壁所形成之通量為大於剖面積D10之剖面積D20。進一步地，於接觸區域105中的下游側的端部中，擋板174的下表面與筒部103的內壁所形成之通量係為小於剖面積D20之剖面積D30。

藉由上述構成，於接觸區域105中，流體的流速係從上游朝向中央部而變低；於中央部中，原料R10與流體的滯留時間係相對地變長。藉此，反應裝置40中，於接觸區域105中流體與原料R10之間的接觸時間能相對變長。是以，根據實施形態4，能促進用以製造所需製品之反應，並能提供有效率地製造所需製品之反應裝置等。

此外，圖6所示的擋板174係於接觸區域105與送出口102之間，沿平行於中心軸C10的方向而限制流體抽吸口132的下方的流體。藉此，流體以及通過接觸區域105而生成之反應生成物係順暢地移動至送出口102。另外，於送出口102中，反應生成物R11係因自重而掉落至反應生成物出口151，流體係被流體抽吸口132抽吸。

此外，圖6所示的擋板175係位於原料供給口101與流體供給口122之間，並限制由原料供給口101流入之外部空氣的流入。此外，擋板175係於本身的下部與筒部103之間形成間隙。藉此，擋板175係抑制外部氣體的流入，並且也不阻礙原料R10流入。進一步地，擋板175係將由配置於下游側之流體供給口122所排出的流體良適地引導至接觸區域105。

[實施形態5] 接著，參照圖7說明實施形態5。圖7係實施形態5的反應系統1之構成圖。圖7所示的反應系統1係將兩個反應裝置10亦即第一反應裝置10A以及第二反應裝置10B串聯連接而成之系統。圖7係示意性顯示第一反應裝置10A與第二反應裝置10B連接之狀態。反應系統1中，第一反應裝置10A中的反應生成物的反應生成物出口151A係與第二反應裝置10B中的原料投入口141B連接。

圖所示出的第一反應裝置10A係藉由對由原料投入口141A所接收到的原料R10施予預定的物理性刺激A而生成反應生成物A。第一反應裝置10A係從反應生成物出口151A將所生成的反應生成物A送出。

第二反應裝置10B係於原料投入口141B接收由第一反應裝置10A的反應生成物出口151A所送出的反應生成物A。第二反應裝置10B係藉由施予預定的物理性刺激B而由反應生成物A生成反應生成物B。第二反應裝置10B係由反應生成物出口151B將所生成的反應生成物B送出。

以上已對實施形態5進行說明。另外，於上述反應系統1中，第一反應裝置10A以及第二反應裝置10B中的其中之一或兩者理所當然地亦可為反應裝置20、反應裝置30或反應裝置40中的任一者。此外，反應系統1亦可為連接三個以上的反應裝置而成。藉由如此構成，實施形態5的反應系統1係能對原料連續地賦予攪拌、轉動、加熱、冷卻等複數種物理性刺激。此外，藉由如此構成，反應系統1係實現系統本身的彈性配置以及彈性的系統構成。亦即，根據實施形態5，能提供有效率地製造需要複數種反應之所需製品之反應系統。

[實施形態6] 接著參照圖8說明實施形態6。圖8係實施形態6的反應系統2之構成圖。圖8所示的反應系統2係具有造粒裝置210以及反應裝置10以作為主要構成。

造粒裝置210係對作為粉粒體之原料施加壓力，以製造顆粒物。顆粒物係藉由對例如數十微米至數百微米左右之二次粒子所形成之粉粒體施加例如10兆帕(megapascal)至700兆帕之壓力而製造。施加壓力的手段並無特別限制，若考慮生產的效率，理想為使用會旋轉的模輥之連續加壓方式。顆粒物的形狀並無特別限制，若考慮造粒裝置210中的易輸送性，理想為具有球狀、圓盤狀或是橢圓體狀之類的錠劑狀。顆粒物的大小係以顆粒物的直徑或是長邊的長度為數釐米至數十釐米為基準，惟理想為30釐米以下。此外，若考慮造粒裝置210中的反應的效率，理想為各個顆粒物的大小係彼此大致相同。此外，於製造顆粒物過程中進行加壓時，基於提升造粒性、提升使顆粒物反應後的粉碎性之目的，可例如一邊少量添加具有乙烯基、亞胺基之黏合劑樹脂一邊進行造粒，亦可使用經事先混合了有機高分子黏合劑之原料。造粒裝置210係將所製造的顆粒物供給至原料投入口141。

當於原料投入口141接收到顆粒物時，反應裝置10係將所接收到的顆粒物供給至窯部100。反應裝置10係對所接收到的顆粒物賦予預定的氛圍以及物理性刺激，以生成反應生成物。當反應裝置10生成反應生成物時，係將所生成的反應生成物從反應生成物出口151送出。

以上已對實施形態6進行了說明。本實施形態的反應系統2係於造粒裝置210中對原料賦予壓力，接著於氛圍經控制之反應裝置10中一邊加熱一邊攪拌。藉此，反應系統2能連續地製造例如氧化物系固體電解質或硫化物系固體電解質。亦即，根據實施形態6，能有效率地連續製造所需的反應生成物。

[實施形態7] 接著說明實施形態7。圖9係實施形態7的電池用材料製造系統3之構成圖。圖9所示的電池用材料製造系統3係用以製造例如固體二次電池的固體電解質片以及電池積層體之系統。電池用材料製造系統3係具有第一工序區域P31、第二工序區域P32、第三工序區域P33以及第四工序區域P34以作為主要構成。亦即，電池用材料製造系統3係藉由經過上述第一工序、第二工序、第三工序以及第四工序來製造電池用材料。

於以下所示的例子中係使用電池用材料製造系統3來製造固體電解質片以及電池積層體。於第一工序區域P31中，電池用材料製造系統3係製造固體電解質。第一工序區域P31係具有造粒裝置210以及反應裝置10以作為主要構成。

於第一工序區域P31中，造粒裝置210係接收作為粉粒體之原料並施加壓力，以製造錠劑狀的造粒物。造粒裝置210係將所製造的顆粒物供給至反應裝置10。反應裝置10係一邊將所接收到的顆粒物加熱一邊進行攪拌，以製造固體電解質。反應裝置10係將所製造的固體電解質供給至第二工序區域P32。

於第二工序區域P32中，電池用材料製造系統3係進行固體電解質與黏合劑樹脂之間的混合以及捏合。第二工序區域P32係具有擠壓機350。擠壓機350係接收於第一工序區域P31中所生成的固體電解質以及另行供給的黏合劑樹脂，並對所接收到的固體電解質與黏合劑樹脂進行混合以及捏合，以製造捏合物。擠壓機350係將所製造的捏合物供給至第三工序區域P33。

於第三工序區域P33中，電池用材料製造系統3係從第二工序區域P32接收捏合物，並由所接收之捏合物製造固體電解質片。第三工序區域P33係具有擠壓成形機360、塗佈機370、乾燥機380以及軋延機390以作為主要構成。

擠壓成形機360係從擠壓機350接收捏合物，並將所接收到的捏合物擠壓成形而連續地製造片狀的成形物。此時，於第三工序區域P33中，擠壓成形機360亦可將如不織布等基材361結合至所擠壓出的片並使此兩者一體化。亦即，第三工序區域P33係包含片製造裝置。另外，擠壓成形機360亦可稱為片製造裝置360。

接著，塗佈機370係將預定的正極活性物質等塗佈至成形物的表面。進一步地，乾燥機380係將經塗佈預定的正極活性物質等之成形物予以乾燥並供給至軋延機390。軋延機390係對經乾燥的成形物進行軋延並供給至第四工序區域P34。

於第四工序區域P34中，電池用材料製造系統3係具有將預定的片貼合並捲繞經貼合的片之工序。第四工序區域P34係具有層壓機400以及捲繞機410以作為主要構成。層壓機400係將包含負極活性物質之負極片401(或是電極片)貼合至由軋延機390所供給的片狀的成形物，並將經貼合的電池積層體供給至捲繞機410。捲繞機410係對電池積層體進行捲繞。

以上已對電池用材料製造系統3的構成以及電池用材料製造系統3所執行的電池用材料製造方法進行了說明。本實施形態的電池用材料製造系統3能一貫並有效率地製造需要複數種反應之如固體電解質等反應生成物，並使用所製造的反應生成物連續地製造片。另外，本實施形態的電池用材料製造系統3並不限於圖9所示。例如，電池用材料製造系統3亦可例如不具有第四工序區域P34中的捲繞機410。

此外，圖9所示的系統亦可製造非電池用材料之預定的材料。亦即，圖9所示的系統能稱為材料製造系統或是固體電解質製造系統。此外，能將此材料製造系統所執行的方法稱為材料製造方法。

此外，圖9所示的電池用材料製造系統3係如上所述般，能於第三工序區域P33中製造固體電解質片，並且能於第四工序區域P34中對包含負極片之電解質片進行層壓。藉此，電池用材料製造系統3能製造電池積層體。亦即，於此情況下，能將圖9所示的系統稱為電池製造系統，並將圖9所示的系統所執行的方法稱為電池製造方法。

如上所述，根據實施形態7，能提供用以有效率地製造所需的電池用材料、電池或是預定的材料之系統或是方法。

另外，本發明並不限於上述實施形態，在不脫離主旨範圍內能夠適當進行變更。

本申請係主張以2021年11月4日所申請的日本專利特願2021-180043為基礎的優先權，並將該案所揭示的全部內容併入至本文。

[產業可利用性] 本發明係能夠利用以製造例如固體電解質等電池用材料之系統、或是製造電池之系統等。

1:反應系統 2:反應系統 3:電池用材料製造系統 10:反應裝置 10A:第一反應裝置 10B:第二反應裝置 20:反應裝置 30:反應裝置 40:反應裝置 100:窯部 101:原料供給口 102:送出口 103:筒部 104:軸承 105:接觸區域 105A:第一接觸區域 105B:第二接觸區域 106:從動部 110:溫度控制裝置 110A:第一溫度控制部 110B:第二溫度控制部 120:流體供給裝置 121:流體供給管 121A:第一流體供給管 121B:第二流體供給管 122:流體供給口 122A:第一流體供給口 122B:第二流體供給口 130:流體抽吸裝置 131:流體抽吸管 132:流體抽吸口 132A:第一流體抽吸口 132B:第二流體抽吸口 140:進料器 141:原料投入口 141A:原料投入口 141B:原料投入口 150:窯腳 151:反應生成物出口 151A:反應生成物出口 151B:反應生成物出口 160:驅動裝置 161:驅動力傳遞部 170:支撐構件 171:擋板 172:擋板 173:擋板 174:擋板 175:擋板 210:造粒裝置 350:擠壓機 360:擠壓成形機(片製造裝置) 361:基材 370:塗佈機 380:乾燥機 390:軋延機 400:層壓機 401:負極片 410:捲繞機 C10:中心軸 D10:剖面積 D20:剖面積 D30:剖面積 M:馬達 P31:第一工序區域 P32:第二工序區域 P33:第三工序區域 P34:第四工序區域 R10:原料 R11:反應生成物 S11至S16:步驟 θ,α,β:角度

[圖1]係實施形態1的反應裝置的側面方向之剖面圖。 [圖2]係反應裝置所執行的處理的流程圖。 [圖3]係實施形態2的反應裝置的側面方向之剖面圖。 [圖4]係實施形態2的反應裝置的正面方向之剖面圖。 [圖5]係實施形態3的反應裝置的側面方向之剖面圖。 [圖6]係實施形態4的反應裝置的側面方向之剖面圖。 [圖7]係實施形態5的反應系統之構成圖。 [圖8]係實施形態6的反應系統之構成圖。 [圖9]係實施形態7的電池用材料製造系統之構成圖。

10:反應裝置

100:窯部

101:原料供給口

102:送出口

103:筒部

104:軸承

105:接觸區域

106:從動部

110:溫度控制裝置

120:流體供給裝置

121:流體供給管

122:流體供給口

130:流體抽吸裝置

131:流體抽吸管

132:流體抽吸口

140:進料器

141:原料投入口

150:窯腳

151:反應生成物出口

160:驅動裝置

161:驅動力傳遞部

C10:中心軸

R10:原料

R11:反應生成物

θ:角度

Claims (20)

1. 一種反應裝置，係具備： 窯部，係具有：筒部，係以能夠沿著中心軸旋轉的方式延伸；原料供給口，係從前述筒部的一端側接收被供給的原料；以及送出口，係將反應生成物送出至前述筒部的另一端側； 流體供給裝置，係具有：流體供給管，係從前述一端側或前述另一端側沿前述筒部的內側延伸；以及流體供給口，係以能夠將由前述流體供給管所泵送的預定的流體排出至前述筒部的內側的方式設置於前述流體供給管； 接觸區域，係供由前述流體供給口所排出的前述流體與前述原料接觸；以及 流體抽吸裝置，係具有：流體抽吸口，係設為能夠抽吸已通過前述接觸區域之前述流體；以及流體抽吸管，係將由前述流體抽吸口所抽吸之前述流體泵送至前述窯部的外部。
2. 如請求項1所記載之反應裝置，其中進一步具備：支撐部，係將前述窯部以能夠旋轉的方式支撐，並且將前述流體供給裝置以及前述流體抽吸裝置固定至前述一端側以及前側另一端側中的至少其中之一。
3. 如請求項2所記載之反應裝置，其中前述流體抽吸口與前述流體供給口係沿著平行於前述中心軸的方向而分離。
4. 如請求項3所記載之反應裝置，其中進一步具備：擋板，係於前述筒部中形成於前述流體供給口與前述流體抽吸口之間之空間的外側處，限制平行於前述中心軸的方向之前述流體的流動。
5. 如請求項3所記載之反應裝置，其中進一步具備：擋板，係分別設置於前述一端側與前述另一端側從而沿著平行於前述中心軸的方向將前述流體供給口以及前述流體抽吸口夾在中間。
6. 如請求項3所記載之反應裝置，其中進一步具備：擋板，係於前述接觸區域中沿著平行於前述中心軸的方向而限制前述流體的流動。
7. 如請求項6所記載之反應裝置，其中前述擋板係構成為於使得於前述接觸區域中，前述流體所通過的流路的剖面積係具有變化。
8. 如請求項3所記載之反應裝置，其中前述流體供給裝置係具有複數個前述流體供給口，複數個前述流體供給口係能夠於沿著平行於前述中心軸的方向之不同位置處分別地供給複數的前述流體； 前述反應裝置係進一步具備：擋板，係於複數個前述流體供給口之間限制沿著平行於前述中心軸的方向之前述流體的流動。
9. 如請求項8所記載之反應裝置，其中前述流體抽吸裝置係具有複數個前述流體抽吸口，複數個前述流體抽吸口係與各個複數個前述流體供給口對應地設置。
10. 如請求項5所記載之反應裝置，其中進一步具備溫度控制裝置，前述溫度控制裝置係包含加熱裝置或冷卻裝置，並控制前述窯部於前述原料供給口與前述送出口之間的溫度。
11. 如請求項3所記載之反應裝置，其中前述流體供給裝置係具有：第一流體供給管以及第一流體供給口，係供給第一流體；以及第二流體供給管以及第二流體供給口，係供給第二流體； 前述接觸區域係具有：第一接觸區域，係供前述原料與前述第一流體接觸；以及第二接觸區域，係於比前述第一接觸區域還下游處供與前述第一流體接觸之後的前述原料與前述第二流體接觸； 前述流體抽吸裝置係抽吸：經於前述第一接觸區域中與前述原料接觸之前述第一流體；以及經於前述第二接觸區域中與前述原料接觸之前述第二流體。
12. 如請求項11所記載之反應裝置，其中於前述第一接觸區域與前述第二接觸區域之間進一步具有擋板，前述擋板係用以分隔前述第一流體的流動以及前述第二流體的流動。
13. 如請求項12所記載之反應裝置，其中進一步具備溫度控制裝置，前述溫度控制裝置係包含加熱裝置或冷卻裝置，並控制前述窯部於前述原料供給口與前述送出口之間的溫度； 前述溫度控制裝置係具有：第一溫度控制部，係控制前述第一接觸區域的溫度；以及第二溫度控制部，係控制前述第二接觸區域的溫度。
14. 如請求項12所記載之反應裝置，其中前述擋板係由支撐部所支撐，前述支撐部係將前述流體供給裝置以及前述流體抽吸裝置固定至前述一端側以及前述另一端側中的至少其中之一。
15. 一種反應系統，係串聯連接第一反應裝置以及第二反應裝置，前述第一反應裝置以及前述第二反應裝置係如請求項1至14中任一項所記載之反應裝置。
16. 一種反應系統，係具備：造粒裝置，係對原料施加壓力以製造顆粒物；以及 如請求項1至14中任一項所記載之反應裝置，係接收前述顆粒物以製造反應生成物。
17. 一種電池用材料製造系統，係具備： 如請求項1至14中任一項所記載之反應裝置，係製造固體電解質以作為反應生成物； 擠壓機，係藉由將前述固體電解質與黏合劑樹脂予以捏合並連續擠出，以製造捏合物；以及 片製造裝置，係將前述捏合物成形為片狀，以製造電解質片。
18. 一種電池製造系統，係具備： 如請求項17所記載之電池用材料製造系統；以及 層壓機，係將包含正極活性物質或是負極活性物質之電極片層壓至前述電池用材料製造系統所製造的電解質片。
19. 一種固體電解質製造系統，係具備： 如請求項1至14中任一項所記載之反應裝置，係製造固體電解質以作為反應生成物； 擠壓機，係藉由將前述固體電解質與黏合劑樹脂予以捏合並連續擠出，以製造捏合物；以及 片製造裝置，係將前述捏合物成形為片狀，以製造片狀的電解質片。
20. 一種反應生成物製造方法，係如下述： 準備窯部，前述窯部係具有：筒部，係以能夠沿著中心軸旋轉的方式延伸；原料供給口，係從前述筒部的一端側接收被供給的原料；以及送出口，係將反應生成物送出至前述筒部的另一端側； 將前述窯部的內部加熱至預定的溫度； 從流體供給口排出預定的流體，前述流體供給口係設於前述筒部的內側而與前述筒部分離； 從流體抽吸口抽吸前述筒部的內側的流體，前述流體抽吸口係設於前述筒部的內側而與前述筒部分離； 從前述流體供給口供給前述原料； 藉由使前述窯部旋轉，一邊使前述原料接觸前述流體，一邊將前述原料沿著平行於前述中心軸的方向往前述送出口搬送，以使前述原料與前述流體接觸；以及 從前述送出口將反應生成物送出。

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