TW202322895A - 反應裝置、反應系統、材料製造系統、電池用材料製造系統、電池製造系統、反應生成物製造方法、電池用材料製造方法以及電池製造方法 - Google Patents

反應裝置、反應系統、材料製造系統、電池用材料製造系統、電池製造系統、反應生成物製造方法、電池用材料製造方法以及電池製造方法 Download PDF

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Abstract

於反應裝置(10)中，反應爐(100)為筒狀，於一端側具有接收被供給的原料之供給口，於另一端側具有反應生成物的送出口。溫度控制區域(110)係包含加熱裝置或冷卻裝置，並控制供給口與送出口之間的中間部中的預定的位置的反應爐的溫度。螺桿(120)係藉由從反應爐的一端側延伸至另一端側，從而能夠以將由供給口所供給的原料往送出口搬送之方式旋轉。第一流體控制區域(130)係包含用於使第一流體於中間部中的預定的區域中通過反應爐之第一流體入口以及第一流體出口。第二流體控制區域(140)係包含用於使第二流體於中間部中與第一流體控制區域不同的區域中通過之第二流體入口以及第二流體出口。

Description

反應裝置、反應系統、材料製造系統、電池用材料製造系統、電池製造系統、反應生成物製造方法、電池用材料製造方法以及電池製造方法
本發明係有關於一種反應裝置、反應系統、材料製造系統、電池用材料製造系統、電池製造系統、反應生成物製造方法、電池用材料製造方法以及電池製造方法。
存在有一種反應裝置，係用於藉由對粉粒狀原料施予預定的氛圍(atmosphere)而製造所需的製品。例如，一般來說，稱為迴轉窯(rotary kiln)之反應裝置係藉由將以中心軸為軸而旋轉的中空的反應爐予以加熱，並使材料一邊於該反應爐轉動一邊通過該反應爐以製造所需的製品。此外，例如稱為滾軸隧道窯(roller hearth kiln)之反應裝置係藉由使原料或工件通過隧道型的反應爐以製造所需的製品。此外，也開發其他各種反應裝置。
此外，專利文獻1中揭示了下述的反應裝置。反應裝置係具有：作為壓力反應容器之螺旋進料器本體；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，係輸送所生成之奈米碳；固體送出部，係將藉由螺桿所輸送之催化劑以及奈米碳予以送出；以及氣體送出部，係將所生成的氫送出至進料本體之外。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-290682號公報。
[發明所欲解決之課題]
然而，例如連續式的迴轉窯並無法精細地控制爐內的軸向溫度。此外，由於滾軸隧道窯係將粉粒狀的原料裝進護套中進行搬送，因此並不具有攪拌爐內的原料之功能。另外，於使用了上述螺桿之反應裝置中，基於由螺旋進料器的入口所導入的材料與催化劑的反應僅有一種。因此，當為了要製造所需的製品而進行複數個反應時，裝置變得複雜，管理也變得繁雜。
本發明係為解決如上課題而完成，並提供有效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備反應爐、溫度控制區域、螺桿、第一流體控制區域以及第二流體控制區域。反應爐為筒狀，係於一端側具有接收被供給的原料之供給口，於另一端側具有反應生成物的送出口。溫度控制區域係包含加熱裝置或冷卻裝置，並控制供給口與送出口之間的中間部中的預定的位置的反應爐的溫度。螺桿係藉由從反應爐的一端側延伸至另一端側，從而能夠以將由供給口所供給的原料往送出口搬送之方式旋轉。第一流體控制區域係包含用於使第一流體於中間部中的預定的區域中通過反應爐之第一流體入口以及第一流體出口 。第二流體控制區域係包含用於使第二流體於中間部中與第一流體控制區域不同的區域中通過之第二流體入口以及第二流體出口。
本發明的反應生成物製造方法係由反應裝置來執行以下方法。於反應裝置中，反應爐為筒狀，於一端側具有接收被供給的原料之供給口，於另一端側具有反應生成物的送出口。反應裝置係藉由從反應爐的一端側往另一端側延伸之螺桿，將原料往送出口搬送。反應裝置係控制反應爐中的供給口與送出口之間的中間部中的預定的位置的溫度。反應裝置係使第一流體於設置於中間部之第一流體控制區域中通過反應爐。反應裝置係使第二流體於中間部中與第一流體控制區域不同的第二流體控制區域中通過反應爐。反應裝置係將通過了第二流體控制區域之反應生成物從送出口送出。
本發明的電池用材料製造方法係由電池用材料製造裝置執行以下方法。電池用材料製造裝置係從筒狀的反應爐的供給口接收預定的原料至反應爐，反應爐係於一端側具有接收被供給的原料之供給口且於另一端側具有反應生成物的送出口。電池用材料製造裝置係藉由從反應爐的一端側往另一端側延伸之螺桿，將原料往送出口搬送。電池用材料製造裝置係控制反應爐中的供給口與送出口之間的中間部中的預定的位置的溫度。電池用材料製造裝置係使第一流體於設置於中間部之第一流體控制區域中通過反應爐。電池用材料製造裝置係使第二流體於設置於中間部中與第一流體控制區域不同的第二流體控制區域中通過反應爐。電池用材料製造裝置係將反應生成物從送出口送出。電池用材料製造裝置係藉由對所送出的反應生成物、黏合劑樹脂以及固體電解質進行捏合並連續擠出從而製造捏合物。電池用材料製造裝置係將捏合物成形為片(sheet)狀以製造電池用材料。 [發明功效]
根據本發明能提供有效製造所需的製品之反應裝置等。
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之發明並不限於以下的實施形態。此外，作為用於解決實施形態所說明的構成的所有內容並不一定是作為用以解決課題之手段而必須的。為了使說明達明確，以下的記載以及圖式係經適當地省略以及簡化。另外，於各圖式中，對同一個元件標示同一個符號，並視所需而省略重複說明。
[實施形態一] 參照圖1來說明實施形態一的反應裝置的主要構成。圖1係實施形態一的反應裝置10的側視圖。圖所示的反應裝置10係為了便於理解而將該反應裝置10以切除一部分之狀態顯示。反應裝置10係用於藉由對例如粉粒狀的原料施予預定的物理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，可為如以鋰為成分之一之金屬氧化物或金屬硫化物之類的無機物，亦可為烴之類的有機物。此外，原料以及反應生成物的形狀、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，當原料或反應生成物的形狀為塊狀時，對角線的比(縱橫比(aspect ratio))較佳為1至10，更佳為1.3至1.8。反應裝置10係具有反應爐100、溫度控制區域110、螺桿120、第一流體控制區域130以及第二流體控制區域140以作為主要構成。
反應爐100係筒狀的爐，於一端側具有接收被供給的原料之供給口101，於另一端側具有反應生成物的送出口102。此外，反應爐100係於供給口101與送出口102之間具有中間部。反應爐100係由能夠允許於爐內製造反應生成物時所產生的溫度變化、以及能夠允許與被供給至爐內之物質接觸之材質所形成。例如，反應爐100係能由以鎳、鉻作為主成分之合金或含有氧化鋁之陶瓷所形成。此外，例如螺桿120係能由以鎳、鉻作為主成分之合金或含有氧化鋁之陶瓷所形成。
圖1所示的反應裝置10係沿水平方向橫臥，於左上端部具有供給口101並於右下端部具有送出口102。如圖1所示的反應爐100係從供給口101接收原料R10。反應裝置10係藉由使設置於反應爐100的內部之螺桿120旋轉，從而使反應爐100所接收的原料R10往送出口102推進。亦即，被供給至反應爐100的原料R10係通過中間部而前往送出口102。反應裝置10係藉由使原料R10通過反應爐100的中間部從而由原料R10製造反應生成物R11。然後，反應爐100係從送出口102送出所製造的反應生成物R11。
溫度控制區域110係包含溫度控制裝置，亦即包含加熱裝置或冷卻裝置，並控制供給口101與送出口102之間的中間部中的預定的位置的反應爐的溫度。圖1所示的溫度控制區域110係於反應爐100的中間部中具有加熱裝置，該加熱裝置係配置為圍繞筒狀的反應爐100的周圍。加熱裝置係包括例如護套加熱器(sheath heater)、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。加熱裝置係進行例如從常溫至800度左右範圍之加熱。此外，溫度控制區域110係能夠依反應爐100的中間部的每個區域沿著後述的螺桿120的軸向來設定不同的溫度。例如，溫度控制區域110係能控制於後述的第一流體控制區域130、第二流體控制區域140中施予至原料R10的溫度變化。
此外，溫度控制區域110係能包含用於控制加熱裝置或冷卻裝置之控制裝置。例如，溫度控制區域110亦可於反應爐100中的預定的位置具有用於監視溫度之溫度計。此外，於反應爐100中，當例如加熱裝置具有藉由使電流流過而加熱之原理時，亦可藉由監視電流值來進行溫度控制。
另外，溫度控制區域110亦可具有藉由使水或油循環而進行加熱或冷卻之構成。此外，溫度控制區域110亦可具有例如使用泊耳帖元件(peltier element)等以進行冷卻之構成。藉由上述構成，溫度控制區域110係能於反應爐100中沿著螺桿120的軸向設定各種溫度分布。
螺桿120係藉由從反應爐100的一端側延伸至另一端側，從而能夠以將從供給口101所供給之原料R10往送出口102搬送之方式旋轉。圖1所示的螺桿120中，於沿左右方向延伸的軸的周圍係形成有螺旋狀的凸部121。螺桿120係藉由一邊使該凸部121與原料R10接觸一邊旋轉，將原料R10從圖1的左側往右側搬送。
另外，圖1所示的凸部121的形狀為一例，凸部121的形狀並不限於此。凸部121亦可依每個反應爐100的區域而具有不同的形狀。更具體地說，例如，凸部121中螺旋的間距亦可變化。此外，凸部121的螺旋形狀亦可不為一條而是兩條。此外，凸部121亦可具有不是螺旋狀的部分。藉此讓反應裝置10能依每個區域來設定存在於反應爐100的內部之物體的移動速度以及移動時的舉動等。更具體地說，例如，反應裝置10係對反應爐100中的物體進行搬送、攪拌、混合、捏合或是粉碎。
螺桿120係分別可樞轉地支撐於反應爐100的兩端部。此外，圖1所示的螺桿120係於供給口101側中與驅動裝置150連接。驅動裝置150係具有如馬達M等預定的旋轉機構，並使螺桿120旋轉。驅動裝置150亦可設定為能夠改變螺桿120的轉速。於此情況下，驅動裝置150係可為能夠改變轉速之馬達M，亦可為轉速固定之馬達M與減速比為夠改變之減速器之組合。
第一流體控制區域130係包含用於使第一流體於中間部中的預定的區域中通過反應爐100之第一流體入口131以及第一流體出口132。第一流體控制區域130係於反應爐100中設置於供給口101與第二流體控制區域140之間。第一流體入口131係與第一流體供給管133連接，並將由第一流體供給管133所供給的第一流體供給至反應爐100。另外，第一流體供給管133係包含用於調整第一流體的流量之第一閥134。第一流體出口132係用來將第一流體控制區域130的流體往反應爐100之外排出之孔。
藉由上述構成，反應裝置10係於第一流體控制區域130中使原料R10與第一流體反應，從而生成中間物。此外，反應裝置10係將反應後的流體往第一流體控制區域130之外排出。此外，反應裝置10中，螺桿120係一邊旋轉一邊搬送原料R10甚至是反應生成物，並進一步使第一流體接觸，藉此能促進基於第一流體的反應。另外，第一流體係可為氣體，亦可為液體。
第二流體控制區域140係包含用於使第二流體於中間部中與第一流體控制區域130不同的區域中通過之第二流體入口141以及第二流體出口142。亦即，第二流體控制區域140係能於與第一流體控制區域130不同的區域中具有與第一流體控制區域130同等之構成。
第二流體控制區域140係設置於反應爐100中第一流體控制區域130與送出口102之間。第二流體入口141係與第二流體供給管143連接，將由第二流體供給管143所供給的第二流體供給至反應爐100。另外，第二流體供給管143係包含用於調整第二流體的流量之第二閥144。第二流體出口142係用於將第二流體控制區域140的流體往反應爐100之外排出之孔。
藉由上述構成，反應裝置10係使通過了第一流體控制區域130之後的中間物於第二流體控制區域140中與第二流體反應，並生成反應生成物R11。此外，反應裝置10係將反應後的流體往第二流體控制區域140之外排出。另外，第二流體係可為氣體，亦可為液體。
以上說明了反應裝置10的構成，惟實施形態一的反應裝置10並不限於上述構成。例如螺桿120只要一個以上即可，亦可為兩個以上。亦即，反應裝置10亦可具有平行配置的複數個螺桿120。
反應爐100中之與螺桿120的軸正交之平面中的剖面形狀亦可為具有由羅勒斯(Reuleaux)的定寬圖形所定義的組合。於此情況下，螺桿120的凸部121的剖面形狀係具有將與羅勒斯的定寬圖形對應的複數個圓弧予以組合而成之形狀。例如，當反應爐100的內部的剖面形狀為圓形時，螺桿120的剖面形狀係具有由三個圓弧所構成的羅勒斯的定寬圖形。
反應爐100並不限於沿水平方向平行橫臥，可相對於水平面具有預定的角度，且反應爐100亦可具有斜面。於反應裝置10中，於中間部具有第一流體控制區域130以及第二流體控制區域140，惟亦可進一步具有用於使其他流體通過之構成。亦即，反應裝置10亦可具有三個以上的流體控制區域。另外，上述反應裝置10係由後述的控制裝置所控制。
接著，參照圖2說明反應裝置10的功能。圖2係實施形態一的反應裝置10的方塊圖。除了圖1中所示構成之外，反應裝置10還具有控制裝置200、溫度控制裝置210、第一流體控制裝置230、第二流體控制裝置240以及資訊輸出入部250。
控制裝置200係包含CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)、MCU(Micro Controller Unit；微控制單元)等演算裝置之電路基板。控制裝置200係可通訊地分別與溫度控制裝置210、第一流體控制裝置230、第二流體控制裝置240以及資訊輸出入部250連接，並分別控制這些構成。控制裝置200係藉由安裝於電路基板的硬體以及軟體來實現控制裝置200的功能。
作為主要的功能構成，控制裝置200係具有整體控制部201、溫度控制部202、螺桿旋轉控制部203、第一流體控制部204、第二流體控制部205、IF(interface；介面)控制部206以及儲存部207。控制裝置200所具有的這些功能構成可為集成的，亦可為分立的(discrete)。此外，控制裝置200所具有的這些功能構成亦可藉由個別的複數個裝置連動而實現。
整體控制部201係與控制裝置200所具有的各功能構成連接，並控制這些功能的整體動作。例如，整體控制部201係能根據由溫度控制部202所供給的溫度狀態而進行向螺桿旋轉控制部203發出動作的指示等動作。
溫度控制部202係與溫度控制裝置210連接，並控制溫度控制區域110中的反應爐100的溫度。溫度控制部202係具有加熱裝置以及冷卻裝置中的至少其中之一。此外，溫度控制部202係能具有用於控制溫度之一個以上的溫度計。
螺桿旋轉控制部203係與驅動裝置150連接，並控制驅動裝置150的動作。螺桿旋轉控制部203係能具有例如馬達驅動電路，該馬達驅動電路係用於將驅動裝置150所具有的馬達M驅動。此外，螺桿旋轉控制部203係能具有用於監視馬達M的轉數之旋轉感測器。
第一流體控制部204係控制第一流體控制區域130中的第一流體的流動。更具體地說，第一流體控制部204係與第一流體控制裝置230連接，並控制第一流體控制裝置230的動作。第一流體控制裝置230係包括用於泵送(pumping)第一流體之第一閥134。第二流體控制部205係控制第二流體控制區域140中的第二流體的流動。更具體地說，第二流體控制部205係與第二流體控制裝置240連接，並控制第二流體控制裝置240的動作。第二流體控制裝置240係包含用於泵送第二流體之第二閥144。
IF控制部206係與資訊輸出入部250連接並經由資訊輸出入部250而與使用者間進行資訊交換之介面。亦即，IF控制部206係經由資訊輸出入部250來接收來自使用者的操作，並將與所接收到的操作相關的資訊適當地供給至控制裝置200的各項構成。此外，IF控制部206係控制資訊輸出入部250所具有的顯示部的狀態。
儲存部207係包含快閃記憶體、SSD(Solid State Drive；固態硬碟)等非揮發性記憶體之儲存裝置。儲存部207係儲存用於使反應裝置10實現本發明中的功能之程式。此外，儲存部207係包含揮發性記憶體，並暫時儲存控制裝置200於動作時的預定的資訊。資訊輸出入部250係例如具有用來接收來自使用者的操作之按鈕、開關或是觸控面板等。此外，資訊輸出入部250係包含用於向使用者提示資訊之顯示裝置等。
以上已說明了反應裝置10的功能方塊。反應裝置10係藉由上述構成，透過螺桿120來搬送所接收到的原料R10，並控制反應爐100的溫度從而控制第一流體控制區域130以及第二流體控制區域140中的氛圍。
接著，參照圖3說明反應裝置10所執行的反應生成物的製造方法(反應生成物製造方法)。圖3係反應裝置10所執行的處理的流程圖。圖3所示的流程圖係例如藉由開始向反應裝置10供給原料R10而開始。
首先，反應裝置10係從供給口101接收預定的原料R10(步驟S11)。
接著，反應裝置10的控制裝置200係經由溫度控制部202驅動反應爐100的溫度控制區域110的加熱裝置或冷卻裝置，藉此控制溫度(步驟S12)。
接著，反應裝置10的控制裝置200係經由螺桿旋轉控制部203來將驅動裝置150驅動。藉此，驅動裝置150使螺桿120旋轉。接著，螺桿120係將所接收到的原料R10往送出口102搬送(步驟S13)。
接著，反應裝置10的控制裝置200係經由流體控制部204控制通過第一流體控制區域130之第一流體的流動(步驟S14)。
接著，反應裝置10的控制裝置200係經由第二流體控制部205控制通過第二流體控制區域140之第二流體的流動(步驟S15)。
接著，反應裝置10係將通過了第二流體控制區域140之反應生成物R11從送出口102送出(步驟S16)。
以上說明了反應裝置10所執行的反應方法。上述方法係顯示依照反應裝置10由原料R10製造反應生成物R11直到將所製造的反應生成物R11排出之流程。然而，反應裝置10亦可例如於步驟S11之前執行步驟S12 的溫度控制。此外，反應裝置10亦可同時開始步驟S14以及步驟S15。
以上說明了實施形態一。另外，於上述反應裝置10中反應裝置10係具有兩個流體控制區域(第一流體控制區域130以及第二流體控制區域140)，惟反應裝置10亦可具有三個以上的流體控制區域。此外，反應裝置10亦可沿著螺桿120的軸向而具有複數個溫度控制區域110。上述反應裝置10係於中間部中使複數的流體個別地與由供給口101所接收的原料R10接觸。此外，反應裝置10係於中間部中沿著螺桿120的軸向進行反應爐100的溫度控制。進一步地，反應裝置10係能搬送反應爐100的內部的物體，並能施予攪拌、捏合等物理性刺激。反應裝置10係能同時且高精度地進行上述氛圍控制、溫度控制以及物理控制。是以，根據實施形態一能提供有效地製造所需製品之反應裝置等。
[實施形態二] 接著說明實施形態二。圖4係實施形態二的反應裝置20的側視圖。圖4所示的反應裝置20中，螺桿120的構成係與圖1所示的反應裝置10不同。此外，反應裝置20中，第一流體控制區域130以及第二流體控制區域140係包含用於將流體強制地從反應爐100排出之強制排出機構，此點係與圖1所示的反應裝置10不同。進一步地，反應裝置20具有氣流攪拌區域160，此點係與反應裝置10不同。
本實施形態的螺桿120的凸部121的構成係與圖1所示的螺桿120不同。螺桿120係具有用於搬送前述原料之凸部的間距於進給方向上變化之結構。圖2所示的螺桿120中，第一流體控制區域130中的凸部121的間距(亦即螺距)為距離D1，第二流體控制區域140中的凸部121的螺距為距離D2。此外，距離D1係大於距離D2。亦即，螺桿120中，與第二流體控制區域140對應的螺距係小於與第一流體控制區域130對應的螺距。藉此，反應裝置20係將第二流體控制區域140中的物體的搬送速度設定為比第一流體控制區域130中的物體的搬送速度慢。
此外，反應裝置20的螺桿120能具有凸部，該凸部係基於對原料進行滯留、攪拌、混合、捏合或粉碎之目的而於與進給方向之間形成0度至180度範圍的角度之表面或排列。圖4所示的螺桿120係於第二流體控制區域140與送出口102之間具有攪拌部122。攪拌部122係具有與進給方向平行亦即相對於進給方向形成0度的角度之複數個凸部。
參照圖5說明攪拌部122。圖5係實施形態二的反應爐的剖面圖。圖5所示的剖面圖係顯示圖4中的V-V剖面。圖5係顯示配置於反應爐100的內部之攪拌部122。攪拌部122係從螺桿120的軸的中心C放射狀地形成複數個凸部。此外，攪拌部122係以中心C為旋轉軸順時針旋轉。藉此，攪拌部122係攪拌與攪拌部122接觸之物質。
返回圖4，繼續對反應裝置20的說明。反應裝置20係於第一流體控制區域130中的第一流體排出管135具有第一強制排出機構136。第一強制排出機構136係用於使經由第一流體出口132而排出至第一流體排出管135之流體的流量上升並強制排出此流體之機構。第一強制排出機構136例如為包含馬達之泵。於此情況下，作為強制排出機構136之泵係藉由驅動馬達而抽吸流體，而使排出至第一流體排出管135的流體的流量上升。反應裝置20係藉由具有第一閥134以及第一強制排出機構136，而能良適地控制第一流體控制區域130中的第一流體的流動。另外，第一強制排出機構136只要是能將由第一流體控制區域130所排出的流體予以強制地排出之機構即可，並不限於上述構成。
同樣地，反應裝置20於第二流體控制區域140中的第二流體排出管145具有第二強制排出機構146。第二強制排出機構146係使經由第二流體出口142而排出至第二流體排出管145之流體的流量上升。第二強制排出機構146例如為包含馬達之泵。於此情況下，作為強制排出機構146之泵係藉由驅動馬達而抽吸流體，而使排出至第二流體排出管145的流體的流量上升。反應裝置20係藉由具有第二閥144以及第二強制排出機構146，而能良適地控制第二流體控制區域140中的第二流體的流動。另外，第二強制排出機構146只要是能將由第二流體控制區域140所排出的流體予以強制地排出之機構即可，並不限於上述構成。
反應裝置20於與攪拌部122對應的部分係具有氣流攪拌區域160。氣流攪拌區域160係於反應爐100的中間部中使氣流產生於反應爐100的內部。
氣流攪拌區域160係具有送風扇161、氣流控制閥162以及送風孔163以作為主要構成。送風扇161係將預定的惰性氣體泵送至氣流控制閥162。另外，亦可使用氣體壓縮機或壓縮氣瓶來代替送風扇161。氣流控制閥162係控制從送風扇161所泵送的惰性氣體的流量。送風孔163係用於將經由氣流控制閥162而泵送的惰性氣體噴吐至反應爐100的內部之孔。送風孔163於面向反應爐100的內部的部分係具有包含彎曲部之曲徑(labyrinth)結構。藉此，氣流攪拌區域160係使氣流產生，並抑制反應爐100的物體流入至作為噴吐口之送風孔163。
參照圖5進一步說明氣流攪拌區域160。於圖5所示的剖面係於三處配置有送風孔163。以此方式，藉由氣流攪拌區域160具有複數個送風孔163，使得反應裝置20能良適地於反應爐100的內部中的所需區域中產生氣流。此外，藉此，反應裝置20能良適地攪拌存在於反應爐100的內部之物體。另外，上述送風孔163亦可具有比存在於反應爐100的內部之物體的粒徑更小之小徑孔以取代曲徑結構。藉此，送風孔163能抑制存在於反應爐100的內部之物體流入。
以上已說明了實施形態二，惟反應裝置20的構成並不限於上述。例如，螺桿120的形狀或構成可根據要對原料R10施予何種物理性刺激而思索各種態樣。此外，配置氣流攪拌區域160的位置並不限於上述的位置，能設定至所需的位置。根據實施形態二，能提供有效地製造所需製品之反應裝置等。
[實施形態三] 接著說明實施形態三。圖6係實施形態三的反應系統1的構成圖。圖6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予以串聯連接之系統。圖6係示意性地顯示第一反應裝置10A以及第二反應裝置10B已連接之狀態。
圖所示的第一反應裝置10A係具有第一流體控制區域130A以及第二流體控制區域140A。第一流體控制區域130A係對由第一供給口101A所接收的原料R10賦予反應A。第二流體控制區域140A係對因賦予反應A而生成之反應生成物A賦予反應B。此外，第一反應裝置10A係將因賦予反應B而生成之反應生成物B從第一送出口102A送出，並供給至第二反應裝置10B的第二供給口101B。
第二反應裝置10B係具有第一流體控制區域130B以及第二流體控制區域140B。於第二反應裝置10B中，第一流體控制區域130B係對由第二供給口101B所接收的反應生成物B賦予反應C。第二流體控制區域140B係對因賦予反應C而生成之反應生成物C賦予反應D。此外，第二反應裝置10B係將因賦予反應D而生成之反應生成物D從第二送出口102B送出。
以上已說明實施形態三。另外，上述反應裝置10中的其中之一或兩者當然亦可為反應裝置20。此外，實施形態三的反應系統1亦可為連接三個以上的反應裝置10。藉由上述構成讓實施形態三的反應系統1能連續地賦予複數個反應。此外，藉由上述構成，實施形態三的反應系統1實現系統本身的靈活配置以及靈活的系統構成。亦即根據實施形態三，能提供有效地製造需要複數個反應之所需製品之反應系統。
[實施形態四] 接著說明實施形態四。圖7係實施形態四的反應系統2的構成圖。圖7所示的反應系統2係具有捏合機310、造粒機320、乾燥機330、反應裝置10以及粉碎分級機340以作為主要構成。
捏合機310(捏合物製造裝置)係分別接收粉末成分A、粉末成分B以及粉末成分C，並藉由螺桿對所接收的這些粉末成分進行捏合。捏合機310係與造粒機320連接，並將所捏合的粉末成分供給至造粒機320。
造粒機320係接收捏合機310所捏合的粉末成分，並由所接收的粉末成分生成預定的大小的粒狀物。造粒機320係將所生成的粒狀物供給至乾燥機330。乾燥機330係使由造粒機320所接收的粒狀物乾燥，並生成預定的原料。乾燥機330並進一步地將所生成的原料供給至反應裝置10。
反應裝置10係從乾燥機330接收原料，並使所接收的原料通過第一流體控制區域130以及第二流體控制區域140，從而生成反應生成物。反應裝置10係將所生成的反應生成物供給至粉碎分級機340。粉碎分級機340係從反應裝置10接收反應生成物，並將所接收的反應生成物粉碎並進一步分級。然後，粉碎分級機340係將所分級的製造物排出。
以上已說明了實施形態四。另外，反應系統2的構成並不限於上述。例如，反應系統2亦可為具有捏合機310、造粒機320以及乾燥機330中的至少其中之一。此外，反應系統2亦可不包含粉碎分級機340。於上述反應系統2中，反應裝置10係能夠替換為反應裝置20。此外，反應裝置10係能替換為實施形態三的反應系統1。以上，根據實施形態四，能提供有效製造需要複合反應之所需製品之反應系統。
[實施形態五] 接著說明實施形態五。圖8係實施形態五的反應系統3的構成圖。實施形態五的反應系統3係具有分別接收複數個不同原料之供給口，此點係與上述反應裝置不同。
圖8所記載的反應系統3係具有反應裝置11以及粉碎分級機340。反應裝置11係分別接收粉末成分A、粉末成分B以及粉末成分C以作為原料。亦即，於實施形態五的反應裝置11中，反應爐100於一端側具有分別接收複數個不同原料之複數個供給口。更具體地說，反應裝置11係分別具有第一供給口101A、第二供給口101B以及第三供給口101C以作為供給口。第一供給口101A、第二供給口101B以及第三供給口101C係分別設置於反應爐100的一端側至第一流體控制區域130之間。由第一供給口101A、第二供給口101B以及第三供給口101C所分別供給的粉末成分係藉由螺桿120而沿送出口102的方向搬送。另外，此時，螺桿120亦可具有用於將所接收的各種原料予以混合之形狀。
反應裝置11係使所接收的粉末成分A、粉末成分B以及粉末成分C通過第一流體控制區域130，並進一步通過第二流體控制區域140。藉此，反應裝置11係生成反應生成物，並將所生成的反應生成物供給至粉碎分級機340。粉碎分級機340係接收反應裝置11所生成的反應生成物，並將所接收的反應生成物粉碎並進一步分級。然後，粉碎分級機340將所分級的製造物排出。
以上已說明了實施形態五。於上述反應系統3中，反應裝置11亦可具有氣流攪拌區域160。以上，根據實施形態五，能提供有效製造需要使用複數個原料進行複合反應之所需製品之反應系統。
[實施形態六] 接著說明實施形態六。圖9係實施形態六的電池用材料製造系統4的構成圖。圖9所示的電池用材料製造系統4係例如用於製造固體二次電池的正極片、電解質片之系統。電池用材料製造系統4係具有第一工序區域P41、第二工序區域P42、第三工序區域P43以及第四工序區域P44以作為主要構成。亦即，電池用材料製造系統4係藉由歷經上述第一工序、第二工序、第三工序以及第四工序來製造電池用材料。
以下所示的例子係為使用電池用材料製造系統4來製造電解質片。於第一工序區域P41中，電池用材料製造系統4係製造固體電解質。第一工序區域P41係具有第一反應裝置10A、第二反應裝置10B以及粉碎分級機340以作為主要構成。
於第一工序區域P41中，第一反應裝置10A係接收原料，並藉由螺桿搬送原料，於第一流體控制區域130A中賦予反應A，於第二流體控制區域140A中賦予反應B，並將反應生成物B供給至第二反應裝置10B。第二反應裝置10B係接收反應生成物B，並藉由螺桿搬送原料，於第一流體控制區域130B中賦予反應C，於第二流體控制區域140B中賦予反應D，並將藉此而生成的固體電解質供給至粉碎分級機340。粉碎分級機340係將所接收的固體電解質粉碎並進一步分級。然後，粉碎分級機340將所分級的固體電解質供給至第二工序區域P42。
於第二工序區域P42中，電池用材料製造系統4係進行固體電解質與黏合劑樹脂的混合處理。第二工序區域P42具有擠出機350。擠出機350係一併地接收於第一工序區域P41中所生成的固體電解質、以及另行供給的黏合劑樹脂，並對所接收的固體電解質與黏合劑樹脂進行捏合以製造捏合物。擠出機350係將所製造的捏合物供給至第三工序區域P43。
於第三工序區域P43中，電池用材料製造系統4係從第二工序區域P42接收捏合物，並由所接收的捏合物製造電解質片。第三工序區域P43係具有擠出成形機360、塗佈機370、乾燥機380以及軋延機390以作為主要構成。
擠出成形機360係從擠出機350接收捏合物，並將所接收的捏合物擠出成形以連續地製造片狀的成形物。此時第三工序區域P43亦可將不織布等基材361結合至擠出成形機360所擠出的片並且一體化。亦即，第三工序區域P43係包含片製造裝置。
接著，塗佈機370係將預定的保護膜等塗佈至成形物的表面。進一步地，乾燥機380係使經塗佈預定的保護膜等的成形物乾燥並供給至軋延機390。軋延機390係對所乾燥的成形物進行軋延並供給至第四工序區域P44。
於第四工序區域P44中，電池用材料製造系統4係具有將預定的片貼合並將所貼合的片捲繞之工序。第四工序區域P44係具有層壓機400以及捲繞機410以作為主要構成。層壓機400係將含有正極活性物質之正極片401以及含有負極活性物質之負極片402貼合至由軋延機390所供給的片狀的成形物，並將所貼合的製造物供給至捲繞機410。捲繞機410係對由層壓機400所供給的電解質片進行捲繞。
以上已說明了電池用材料製造系統4的構成以及電池用材料製造系統4所執行的電池用材料製造方法。實施形態六的電池用材料製造系統4係能一貫而有效地製造需要複數個反應之如固體電解質等之反應生成物，並能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4並不限於圖9所示的系統。例如，電池用材料製造系統4例如亦可不具有第四工序區域P44中的層壓機400。
此外，圖9所示的系統也能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。此外，此材料製造系統所執行的方法能稱為材料製造方法。
此外，圖9所示的電池用材料製造系統4係如上述般，能於第三工序區域P43中製造電解質片，並於第四工序區域P44中層壓正極片並進一步層壓負極片。藉由如此作法，電池用材料製造系統4能製造電池。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，根據實施形態六，能提供用於有效製造所需的電池用材料、電池或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，於不脫離主旨的範圍內能夠進行適當變更。
本申請係主張以2021年8月2日所申請的日本專利申請特願2021-126703為基礎的優先權，並將該案的所有揭示併入本文。
1:反應系統 2:反應系統 3:反應系統 4:電池用材料製造系統 10:反應裝置 11:反應裝置 20:反應裝置 100:反應爐 101:供給口 102:送出口 110:溫度控制區域 120:螺桿 121:凸部 122:攪拌部 130:第一流體控制區域 131:第一流體入口 132:第一流體出口 133:第一流體供給管 134:第一閥 135:第一流體排出管 136:第一強制排出機構 140:第二流體控制區域 141:第二流體入口 142:第二流體出口 143:第二流體供給管 144:第二閥 145:第二流體排出管 146:第二強制排出機構 150:驅動裝置 160:氣流攪拌區域 161:送風扇 162:氣流控制閥 163:送風孔 200:控制裝置 201:整體控制部 202:溫度控制部 203:螺桿旋轉控制部 204:第一流體控制部 205:第二流體控制部 206:IF控制部 207:儲存部 210:溫度控制裝置 230:第一流體控制裝置 240:第二流體控制裝置 250:資訊輸出入部 310:捏合機 320:造粒機 330:乾燥機 340:粉碎分級機 350:擠出機 360:擠出成形機 361:基材 370:塗佈機 380:乾燥機 390:軋延機 400:層壓機 401:正極片 402:負極片 410:捲繞機 M:馬達 R10:原料 R11:反應生成物
[圖1]係實施形態一的反應裝置之側視圖。 [圖2]係實施形態一的反應裝置之方塊圖。 [圖3]係反應裝置所執行的處理之流程圖。 [圖4]係實施形態二的反應裝置之側視圖。 [圖5]係實施形態二的反應爐之剖視圖。 [圖6]係實施形態三的反應系統之構成圖。 [圖7]係實施形態四的反應系統之構成圖。 [圖8]係實施形態五的反應系統之構成圖。 [圖9]係實施形態六的電池用材料製造系統之構成圖。
10:反應裝置
100:反應爐
101:供給口
102:送出口
110:溫度控制區域
120:螺桿
121:凸部
130:第一流體控制區域
131:第一流體入口
132:第一流體出口
133:第一流體供給管
134:第一閥
135:第一流體排出管
140:第二流體控制區域
141:第二流體入口
142:第二流體出口
143:第二流體供給管
144:第二閥
145:第二流體排出管
150:驅動裝置
R10:原料
R11:反應生成物

Claims (19)

  1. 一種反應裝置，係具備： 筒狀的反應爐，係於一端側具有接收被供給的原料之供給口，於另一端側具有反應生成物的送出口； 溫度控制區域，係包含加熱裝置或冷卻裝置，並控制前述供給口與前述送出口之間的中間部中的預定的位置的前述反應爐的溫度； 螺桿，係藉由從前述反應爐的前述一端側延伸至前述另一端側，從而能夠以將由前述供給口所供給的前述原料往前述送出口搬送之方式旋轉； 第一流體控制區域，係包含用於使第一流體於中間部中的預定的區域中通過前述反應爐之第一流體入口以及第一流體出口；以及 第二流體控制區域，係包含用於使第二流體於前述中間部中與前述第一流體控制區域不同的區域中通過之第二流體入口以及第二流體出口。
  2. 如請求項1所記載之反應裝置，其中進一步具備：螺桿驅動裝置，係設定為能夠改變前述螺桿的轉速。
  3. 如請求項1所記載之反應裝置，其中前述螺桿係具有用於搬送前述原料之凸部的間距於進給方向上變化之結構。
  4. 如請求項1所記載之反應裝置，其中前述螺桿係具有凸部，前述凸部係基於對前述原料進行滯留、攪拌、混合、捏合或粉碎之目的而於與進給方向之間形成0度至180度範圍的角度之表面或排列。
  5. 如請求項1所記載之反應裝置，其中於前述反應爐的內部中具備平行配置的複數個前述螺桿。
  6. 如請求項1所記載之反應裝置，其中前述第一流體控制區域或前述第二流體控制區域係包含：強制排出機構，係用於從前述反應爐強制排出流體。
  7. 如請求項1所記載之反應裝置，其中進一步於前述中間部具備：氣流攪拌部，係包含用於使前述反應爐的內部產生氣流之送風孔。
  8. 如請求項7所記載之反應裝置，其中前述氣流攪拌部中，前述送風孔係具有包含彎曲部之曲徑結構。
  9. 如請求項1所記載之反應裝置，其中前述反應爐係於前述一端側具有複數個前述供給口，複數個前述供給口係分別接收複數個不同的前述原料。
  10. 一種反應系統，係將如請求項1至9中任一項所記載之反應裝置之第一反應裝置以及第二反應裝置予以串聯連接。
  11. 一種反應系統，係具備： 捏合機、造粒機以及乾燥機中的至少其中之一，前述捏合機係對具有複數個不同成分之粉末進行捏合而製造捏合物，前述造粒機係對前述捏合物進行造粒以製造造粒物，前述乾燥機係製造使前述造粒物乾燥而成之前述原料；以及 如請求項1至9中任一項所記載之反應裝置，係接收前述捏合物、前述造粒物或是前述原料中的任一種以製造反應生成物。
  12. 一種電池用材料製造系統，係具備： 捏合物製造裝置，係藉由對固體電解質、黏合劑樹脂進行捏合並連續擠出而製造捏合物，前述固體電解質係由如請求項1至9中任一項所記載之反應裝置作為前述反應生成物而製造；以及 片製造裝置，係將前述捏合物成形為片狀。
  13. 如請求項12所記載之電池用材料製造系統，其中具有作為前述反應裝置之第一反應裝置以及第二反應裝置，前述第二反應裝置係接收前述第一反應裝置所製造的第一反應生成物以製造作為第二反應生成物之前述固體電解質； 前述捏合物製造裝置係接收前述第二反應生成物以製造前述捏合物。
  14. 一種電池製造系統，係具備： 如請求項13所記載之電池用材料製造系統；以及 層壓機，係將含有正極活性物質之正極片層壓至電解質片中的一側的表面，並將含有負極活性物質之負極片層壓至前述電解質片中的另一側的表面，前述電解質片係由前述電池用材料製造系統所具有的前述片製造裝置所成形。
  15. 一種材料製造系統，係具備： 捏合物製造裝置，係藉由對反應生成物、黏合劑樹脂進行捏合並連續擠出而製造捏合物，前述反應生成物係由如請求項1至9中任一項所記載之反應裝置所製造；以及 片製造裝置，係將前述捏合物成形為片狀。
  16. 如請求項15所記載之材料製造系統，其中具有作為前述反應裝置之第一反應裝置以及第二反應裝置，前述第二反應裝置係接收前述第一反應裝置所製造的第一反應生成物以製造第二反應生成物； 前述捏合物製造裝置係接收前述第二反應生成物以製造前述捏合物。
  17. 一種反應生成物製造方法，係從筒狀的反應爐的供給口接收預定的原料至前述反應爐，前述反應爐係於一端側具有接收被供給的原料之前述供給口且於另一端側具有反應生成物的送出口； 藉由從前述反應爐的前述一端側往前述另一端側延伸之螺桿，將前述原料往前述送出口搬送； 控制前述反應爐中的前述供給口與前述送出口之間的中間部中的預定的位置的溫度； 使第一流體於設置於前述中間部之第一流體控制區域中通過前述反應爐； 使第二流體於前述中間部中與前述第一流體控制區域不同的第二流體控制區域中通過前述反應爐； 將通過了前述第二流體控制區域之前述反應生成物從前述送出口送出。
  18. 一種電池用材料製造方法，係從筒狀的反應爐的供給口接收預定的原料至前述反應爐，前述反應爐係於一端側具有接收被供給的原料之前述供給口且於另一端側具有反應生成物的送出口； 藉由從前述反應爐的前述一端側往前述另一端側延伸之螺桿，將前述原料往前述送出口搬送； 控制前述反應爐中的前述供給口與前述送出口之間的中間部中的預定的位置的溫度； 使第一流體於設置於前述中間部之第一流體控制區域中通過前述反應爐； 使第二流體於設置於前述中間部中與前述第一流體控制區域不同的第二流體控制區域中通過前述反應爐； 將作為前述反應生成物而製造的固體電解質從前述送出口送出； 藉由對所送出的前述固體電解質、黏合劑樹脂進行捏合並連續擠出而製造捏合物； 將前述捏合物成形為片狀以製造電池用材料。
  19. 一種電池製造方法，於執行如請求項18所記載之電池用材料製造方法之後，將含有正極活性物質之正極片層壓至電解質片中的一側的表面，前述電解質片係藉由前述電池用材料製造方法所製造； 將含有負極活性物質之負極片層壓至前述電解質片中的另一側的表面。
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