粉末供給裝置、噴射加工系統(tǒng)和制造電極材料的方法
【專利摘要】形成在覆蓋粉末供給圓盤(45)的一部分的蓋構(gòu)件(50)中的粉末排出通道(51)和第一氣體供給通道(52)形成為隔著蓋構(gòu)件(50)和粉末供給圓盤(45)之間的間隙(GP)彼此面對，以沿著位于間隙(GP)中的接收部(47)的底表面延伸。
【專利說明】粉末供給裝置、噴射加工系統(tǒng)和制造電極材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末供給裝置和噴射加工系統(tǒng)，且更具體地涉及用于使用所述裝置和系統(tǒng)制造電極材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多種類型的粉末供給裝置已經(jīng)被商業(yè)化，用于在干態(tài)環(huán)境中以恒定速度供給微米級的粉末。例如，已知了螺旋彈簧型、鼓型和壓力供給/抽吸型的粉末供給裝置(例如，見專利文件I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)列表
[0004]專利文件
[0005]專利文件1:日本專利公布特開2010-65246。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明待解決的問題
[0007]然而，在常規(guī)的粉末供給裝置的情況中，因為粉末內(nèi)聚的特征，難以穩(wěn)定地將微米級的粉末一次地以極小的預(yù)定的量供給。
[0008]考慮到以上的方面，本發(fā)明的任務(wù)是提供其中粉末的供給量被穩(wěn)定的粉末供給裝置、噴射加工系統(tǒng)和用于制造陽極和陰極的方法。
[0009]解決問題的手段
[0010]為實現(xiàn)此任務(wù)，根據(jù)本發(fā)明的方面的粉末供給裝置包括:存儲槽，所述存儲槽存儲粉末；圓盤形粉末供給圓盤，所述圓盤形粉末供給圓盤在所述圓盤形粉末供給圓盤的周邊的上表面?zhèn)壬暇哂薪邮詹?，所述接收部接收被存儲在所述存儲槽中的粉末；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元繞所述粉末供給圓盤的旋轉(zhuǎn)對稱軸線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述粉末供給圓盤；蓋構(gòu)件，所述蓋構(gòu)件覆蓋所述粉末供給圓盤的一部分，并在所述蓋構(gòu)件和所述粉末供給圓盤之間形成間隙，使得被所述接收部接收的粉末能夠隨著所述粉末供給圓盤的旋轉(zhuǎn)而通過所述間隙；第一氣體供給通道，所述第一氣體供給通道用于將第一氣體供給到所述間隙；和粉末排出通道，所述粉末排出通道與所述間隙連接，并使用所述第一氣體將從所述接收部截斷(分離)的粉末排出，所述粉末排出通道和所述第一氣體供給通道被形成為隔著所述間隙彼此面對，并沿著位于所述間隙中的所述接收部的底表面延伸。
[0011]優(yōu)選的是，所述粉末供給裝置進一步包括:粉末供給口，所述粉末排出通道的出口端通向所述粉末供給口中；和第二氣體供給通道，所述第二氣體供給通道用于將第二氣體供給到所述粉末供給口中。
[0012]在所述粉末供給裝置中，優(yōu)選的是:所述粉末供給口具有大致圓形的橫截面，并且所述第二氣體供給通道使用與所述大致圓形的橫截面同軸的氣體供給噴嘴通向所述粉末供給口中。
[0013]在所述粉末供給裝置中，優(yōu)選的是:所述接收部被形成為在所述粉末供給圓盤的周邊的上表面?zhèn)壬系腻F形，并且所述粉末排出通道被形成為從所述間隙傾斜向下延伸的直線形狀，并且所述第一氣體供給通道被形成為從所述間隙傾斜向上延伸的直線形狀。
[0014]在所述粉末供給裝置中，優(yōu)選的是:所述存儲槽具有圓盤保持槽和粉末保持槽，所述圓盤保持槽以可旋轉(zhuǎn)方式保持所述粉末供給圓盤，并且所述蓋構(gòu)件被設(shè)置在所述圓盤保持槽上，所述粉末保持槽被設(shè)置在所述圓盤保持槽的上方，并且粉末被存儲在所述粉末保持槽中，葉片構(gòu)件被以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在所述粉末保持槽的內(nèi)部，以移動被存儲在所述粉末保持槽中的粉末，在所述粉末保持槽的底部中在所述接收部的上方的位置中形成孔，并且通過所述葉片構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)，被存儲在所述粉末保持槽中的粉末通過所述孔掉落并被所述接收部接收。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的方面的噴射加工系統(tǒng)包括:粉末供給裝置，所述粉末供給裝置供給粉末；和噴射加工裝置，通過將從所述粉末供給裝置供給的粉末與氣體噴流混合，并通過噴射所述噴流且導(dǎo)致粉末與基底碰撞，所述噴射加工裝置在所述基底的表面上形成膜，且對于所述粉末供給裝置而言使用根據(jù)本發(fā)明的粉末供給裝置。
[0016]在所述噴射加工系統(tǒng)中，優(yōu)選的是所述噴射加工裝置與所述粉末供給裝置直接連接。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的方面的制造電極材料的方法是制造用于二次電池的電極材料的方法，該方法包括:使用粉末供給裝置供給包含活性材料的粉末；和通過將從所述粉末供給裝置供給的粉末與氣體噴流混合，并通過噴射所述噴流且導(dǎo)致粉末與電極基底碰撞，從而在電極基底的表面上形成膜，且對于所述粉末供給裝置而言使用根據(jù)本發(fā)明的粉末供給裝置。
[0018]在制造電極材料的方法中，優(yōu)選的是:所述活性材料是硅(Si)。
[0019]本發(fā)明的有利效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，即使粉末的供給量極小，也能夠穩(wěn)定地供給粉末。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是描繪了供給管和第三槽的橫截面視圖；
[0022]圖2是描繪了根據(jù)實施例1的噴射加工系統(tǒng)的總體構(gòu)造的視圖；
[0023]圖3是描繪了根據(jù)實施例1的粉末供給裝置的平面視圖；
[0024]圖4是描繪了供給管和第三槽的透視圖；
[0025]圖5A是描繪了利用實施例1的粉末供給裝置的粉末噴射量的隨時間改變的曲線圖，并且圖5B是描繪了利用常規(guī)的粉末供給裝置的粉末噴射量的隨時間改變的曲線圖；
[0026]圖6A是描繪了利用實施例1的粉末供給裝置的平均粉末噴射量的隨時間改變的曲線圖，并且圖6B是描繪了利用常規(guī)的粉末供給裝置的平均粉末噴射量的隨時間改變的曲線圖；
[0027]圖7A是描繪了鋰離子二次電池的總體構(gòu)造的視圖，并且圖7B是描繪了用于鋰離子二次電池的陽極的總體構(gòu)造的視圖(橫截面視圖)；
[0028]圖8是描繪了制造用于鋰離子二次電池的陽極(或陰極)的方法的流程圖；
[0029]圖9A是描繪了根據(jù)實施例2的噴射加工系統(tǒng)的總體構(gòu)造的視圖，并且圖9B是沿著圖9A中的箭頭IX至IX的橫截面視圖；[0030]圖10是描繪了根據(jù)實施例2的噴射加工裝置周圍的區(qū)域的放大橫截面視圖；
[0031]圖11是描繪了根據(jù)實施例2的粉末供給圓盤的透視圖；
[0032]圖12是描繪了根據(jù)實施例2的噴嘴單元的透視圖；和
[0033]圖13是沿著圖12中的箭頭XIII至XIII的橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0034]現(xiàn)在將描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖2示出了根據(jù)實施例1的噴射加工系統(tǒng)1，且該噴射加工系統(tǒng)I由供給粉末(固體微粒)PW的粉末供給裝置10和噴射加工裝置60構(gòu)成，所述噴射加工裝置60通過將從粉末供給裝置10供給的粉末PW與氣體噴流混合，噴射氣體噴流，并導(dǎo)致粉末與基底(例如下文中將提及的電極基底131)碰撞而在基底的表面上形成膜。粉末供給裝置10包括箱形殼體11、存儲槽20和粉末供給口 55，所述存儲槽20被支撐在殼體11上方并存儲粉末PW，所述粉末供給口 55將存儲在存儲槽20中的粉末PW供給到外部的噴射加工裝置60。
[0035]在圖2中的殼體11的內(nèi)部右側(cè)上，第一步進馬達12被設(shè)置為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動安裝在存儲槽20中的第一葉輪22。第一步進馬達12的旋轉(zhuǎn)軸12a豎直向上延伸，且該旋轉(zhuǎn)軸12a的末端與第一馬達聯(lián)接器15連接。在圖2中的殼體11的內(nèi)部中央處，第二步進馬達13被設(shè)置為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動安裝在存儲槽20中的第二葉輪32。第二步進馬達13的旋轉(zhuǎn)軸13a豎直向上延伸，且該旋轉(zhuǎn)軸13a的末端與第二馬達聯(lián)接器16連接。在圖2中的殼體11的內(nèi)部左側(cè)上，第三步進馬達14被設(shè)置為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動安裝在存儲槽20中的粉末供給圓盤45。第三步進馬達14的旋轉(zhuǎn)軸14a豎直向上延伸，且該旋轉(zhuǎn)軸14a的末端與第三馬達聯(lián)接器17連接。
[0036]如在圖2和圖3中所圖示，存儲槽20由位于頂部水平上的第一槽21、位于第一槽21下方的第二槽31 (圖2中左下側(cè))和位于第二槽31下方的第三槽41 (圖2中左下側(cè))構(gòu)成。第一槽21被形成為帶有底表面的圓筒形形狀，使得粉末PW能夠被存儲，且所述第一槽21將第一葉輪22以旋轉(zhuǎn)方式保持在其內(nèi)，以攪拌粉末PW。第一葉輪22具有多個葉片構(gòu)件，且可通過使葉片構(gòu)件繞第一葉輪22的旋轉(zhuǎn)對稱軸線旋轉(zhuǎn)而攪拌并移動存儲在第一槽21中的粉末PW。豎直延伸穿過第一槽21的底部的第一驅(qū)動軸23的上端與第一葉輪22的下中央部連接。第一驅(qū)動軸23的下端與第一馬達聯(lián)接器15連接，由此第一步進馬達12的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力經(jīng)由第一馬達聯(lián)接器15和第一驅(qū)動軸23被傳遞到第一葉輪22?？?5在第二槽31上方的位置中形成在第一槽21的底部的周邊側(cè)上，從而存儲在第一槽21中的粉末PW通過葉輪22 (葉片構(gòu)件)的旋轉(zhuǎn)而通過該孔25掉落并存儲在第二槽31中。
[0037]第二槽31形成為帶有底表面的圓筒形形狀，使得粉末PW能夠被存儲，且所述第二槽31以旋轉(zhuǎn)方式將第二葉輪32保持在其內(nèi)，以攪拌粉末PW。第二葉輪32具有多個葉片構(gòu)件，且能夠通過使葉片構(gòu)件繞所述第二葉輪32的旋轉(zhuǎn)對稱軸線旋轉(zhuǎn)而攪拌并移動存儲在第二槽31中的粉末PW。豎直延伸穿過第二槽31的底部的第二驅(qū)動軸33的上端與第二葉輪32的下中央部連接。第二驅(qū)動軸33的下端與第二馬達聯(lián)接器16連接，由此第二步進馬達13的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力經(jīng)由第二馬達聯(lián)接器16和第二驅(qū)動軸33被傳遞到第二葉輪32?；⌒慰?5在形成在第三槽41的粉末供給圓盤45上的接收部47上方的位置中形成在第二槽31的底部的周邊側(cè)上，使得存儲在第二槽31中的粉末PW通過第二葉輪32 (葉片構(gòu)件)的旋轉(zhuǎn)而通過所述孔35掉落并被粉末供給圓盤45的接收部47接收。[0038]用以檢測存儲在第二槽31中的粉末PW的高度的檢測器(未圖示)被設(shè)置在第二槽31的內(nèi)部。該高度檢測器的高度檢測信號被輸出到控制器(未圖示)，且如果由高度檢測器檢測的第二槽31內(nèi)部的粉末PW的高度比預(yù)定的高度小，則控制器控制第一步進馬達12的運行，使得第一葉輪22旋轉(zhuǎn)并且粉末PW從第一槽21掉落到第二槽31中。由此第二槽31內(nèi)的粉末的高度能夠被維持在預(yù)定的范圍內(nèi)，并且第二槽31內(nèi)的粉末PW的密度(自重)大致上恒定，且因此由接收部47接收到的粉末的量(體積和密度)能夠總是被維持為恒定。該控制器(未圖示)還控制第二步進馬達13和第三步進馬達14的運行。
[0039]第三槽41被形成為容器形狀，以容納粉末供給圓盤45，并且第三槽41將粉末供給圓盤45保持在其內(nèi)，以便能夠繞旋轉(zhuǎn)對稱軸線旋轉(zhuǎn)。粉末供給圓盤45被形成為在第三槽41的內(nèi)部面向上的圓盤形。豎直延伸穿過第三槽41的底部的第三驅(qū)動軸46的上端與粉末供給圓盤45的下中央部連接。第三驅(qū)動軸46的下端與第三馬達聯(lián)接器17連接，由此第三步進馬達14的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力經(jīng)由第三馬達聯(lián)接器17和第三驅(qū)動軸46被傳遞到粉末供給圓盤45。錐形接收部47形成在粉末供給圓盤45的周邊的上表面?zhèn)壬?，使得通過孔35從第二槽31掉落到第三槽41中的粉末PW被接收。多個分隔件48被形成在粉末供給圓盤45的周邊的上表面?zhèn)壬?，且這些分隔件48將接收部47劃分成多個凹口。
[0040]在第三槽41上，頂部42被形成為覆蓋第三槽41的一部分，且覆蓋靠近粉末供給圓盤45的周邊的區(qū)域的蓋構(gòu)件50被安裝在該頂部42上。如在圖1和圖4中所圖示，蓋構(gòu)件50被形成為在第三槽41的周邊和頂部42上延伸的塊形，且用于隨著粉末供給圓盤45的旋轉(zhuǎn)而使被接收部47接收的粉末PW通過的間隙GP形成在蓋構(gòu)件50和粉末供給圓盤45之間。該間隙GP的橫截面形狀是與粉末供給圓盤45的分隔件48的形狀匹配的直角三角形。將通過間隙GP的粉末PW引導(dǎo)到粉末供給口 55中的粉末排出通道51形成在蓋構(gòu)件50下方。該粉末排出通道51被形成為從間隙GP傾斜向下延伸的直線形狀，使得間隙GP和粉末供給口 55被連接。換言之，粉末排出通道51被形成為在蓋構(gòu)件50的下部、第三槽41的側(cè)部和粉末供給口 55的側(cè)部上延伸，并且粉末排出通道51的入口端通向間隙GP，且粉末排出通道51的出口端通向粉末供給口 55中。
[0041]另一方面，將氣體供給到間隙GP的第一氣體供給通道52形成在蓋構(gòu)件50的上部中。第一氣體供給通道52的上游側(cè)被形成為豎直延伸的直線形狀，且將氣體供給到第一氣體供給通道52中的第一氣體供給裝置54與第一氣體供給通道52的上端連接。第一氣體供給通道52的下游側(cè)被形成為從間隙GP傾斜向上延伸的直線形狀，即，第一氣體供給通道52的在中間是彎折的。因此，第一氣體供給通道52的下游側(cè)和粉末排出通道51被形成為隔著間隙GP彼此面對，且沿位于間隙GP內(nèi)的接收部47的底表面延伸。
[0042]由此，由第一氣體供給裝置54供給的氣體通過第一氣體供給通道52到達間隙GP，并與位于第一氣體供給通道52的開口中的粉末PW碰撞。結(jié)果，位于第一氣體供給通道52的開口處的粉末PW被從接收部47截斷(分離)，并與第一氣體一起被從粉末排出通道51引導(dǎo)到粉末供給口 55。因為第一氣體供給通道52和粉末排出通道51被形成為分別沿接收部47的底表面延伸，所以在接收部47中的粉末PW從第一氣體接收的力被沿著接收部47的底表面導(dǎo)向粉末排出通道51，并且所有的粉末PW被排出到粉末排出通道51，而不具有大的問題。粉末供給圓盤45以預(yù)定的角速度從第二槽31的孔35恒定地旋轉(zhuǎn)到氣體供給通道52，因此粉末PW被以預(yù)定的速度恒定地供給到第一氣體供給通道52的開口。因此，位于粉末供給圓盤45的在旋轉(zhuǎn)方向上的前端中的粉末PW被連續(xù)地截斷(分離)，并且被以預(yù)定的排出速度(每單位時間排出量，在下文中相同)排出到粉末排出通道51，從而供給固定量的粉末。第一氣體供給通道52的下游側(cè)的橫截面和粉末排出通道51的在延伸方向上的橫截面都豎直延伸的窄的矩形，因此所存儲的粉末PW的前端總是被維持為平的，即能夠防止粉末PW在接收部47中的意外崩塌，并且粉末能夠被穩(wěn)定地供給。由第一氣體供給裝置54供給的第一氣體例如是空氣或氮氣、氬氣、氖氣或氦氣，并且能夠根據(jù)粉末PW的類型等來選擇。
[0043]如在圖1中所圖示，粉末供給口 55被形成為內(nèi)部空間的橫截面是大致圓形且豎直延伸的管形狀，并且粉末供給口 55的上端與第二氣體供給裝置59連接，所述第二氣體供給裝置59經(jīng)由氣體供給噴嘴56將氣體供給到粉末供給口 55中，并且所述粉末供給口 55的下端與連接管57連接(見圖2)，所述連接管57與外側(cè)連接。氣體供給噴嘴56被形成為在氣體供給口 55的內(nèi)部豎直延伸的短管形狀，并且該氣體供給噴嘴56的上部與氣體供給口 55的上部相互配合，從而與氣體供給口 55同軸地設(shè)置。氣體供給噴嘴56的上端與第二氣體供給裝置59連接，并且允許從第二氣體供給裝置59供給的氣體通過的第二氣體供給通道56a形成在氣體供給噴嘴56的內(nèi)部。氣體供給噴嘴56的外徑比粉末供給口 55的中部(和下部)的內(nèi)徑小，使得氣體供給噴嘴56的下部被定位成靠近粉末排出通道51在粉末供給口 55的內(nèi)部(中間部分)上的開口。
[0044]因此，從第二氣體供給裝置59供給的第二氣體經(jīng)過氣體供給噴嘴56中的第二氣體供給通道56a并到達粉末供給口 55，并與被上述第一氣體從粉末排出通道51引導(dǎo)到粉末供給口 55中的粉末PW —起經(jīng)由粉末供給口 55和連接管57被引導(dǎo)到外側(cè)(噴射加工裝置60)。此時，粉末排出通道51內(nèi)部的粉末PW通過從氣體供給噴嘴56噴射到粉末供給口 55中的氣體的噴吸作用抽吸到粉末供給口 55側(cè)。由第二氣體供給裝置59供給的第二氣體例如是空氣、氮氣、気氣、氖氣或氦氣，并且根據(jù)粉末PW的類型等來選擇。
[0045]如在圖2中所圖示，連接管57的基底端與粉末供給口 55連接，并且連接管57的末端與噴射加工裝置60 (外部裝置)連接，以將從粉末供給口 55供給的粉末PW引導(dǎo)到噴射加工裝置60。噴射加工裝置60是通過粉末噴流沉積方法來沉積膜的噴射加工裝置，并且如在圖2中所圖示，該噴射加工裝置60包括:噴嘴單元61 ;加速氣體供給單元65，該加速氣體供給單元65供給氣體，以向噴嘴單元61加速；移動單元(未圖示)，該移動單元相對于噴嘴單元61移動基底；和控制單元(未圖示)，所述控制單元控制通過加速氣體供給單元65進行的氣體供給和通過移動單元進行的基底的相對移動，并且所述噴射加工裝置60被構(gòu)造成使得被供給到噴嘴單元61的粉末(固體微粒)PW被擴散并被在噴嘴內(nèi)部流動的氣體流加速，并從噴嘴的末端噴射到基底(例如下文提及的電極基底131)中。
[0046]噴嘴單元61由噴嘴塊62、噴射噴嘴63和粉末供給噴嘴(未圖示)構(gòu)成，所述噴嘴塊62是基底、所述噴射噴嘴63是其末端在從噴嘴塊62突出的狀態(tài)下被固定的矩形中空管，所述粉末供給噴嘴是其末端從基底端側(cè)同軸地插入到噴射噴嘴63中的矩形中空管(其豎直開口尺寸比噴射噴嘴63小)。換言之，噴射噴嘴63的基底端和粉末噴射噴嘴的末端部分重疊，并且在該重疊部中形成有縫隙型加速氣體噴射通道(未圖示)，該加速氣體噴射通道在豎直方向上的通道寬度大約為0.05mm至0.3mm。噴射噴嘴63和粉末供給噴嘴(未圖示)由防腐蝕材料例如陶瓷形成。[0047]在噴嘴塊62中形成由加速氣體引入通道(未圖示)，該加速氣體引入通道在噴射噴嘴63的基底端處與上述豎直加速氣體噴射通道連接，并且加速氣體供給單元65與加速氣體引入通道連接。由加速氣體供給單元65供給的氣體例如是空氣、氮氣、氬氣、氖氣或氦氣，并且根據(jù)粉末(固體微粒)PW的類型等來選擇。在噴嘴塊62中還形成有與粉末供給噴嘴的基底端連接的粉末供給通道(未圖示)，并且連接管57粉末供給通道連接。
[0048]根據(jù)如上所述地構(gòu)造的噴射加工系統(tǒng)1，如果粉末供給裝置10的第一葉輪22 (葉片構(gòu)件)在圖3中通過第一步進馬達12的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而順時針(或逆時針)旋轉(zhuǎn)，則存儲在第一槽21中的粉末(固體微粒)PW被移動且同時被攪拌，然后通過第一槽21的孔25掉落并被存儲在第二槽31中。然后，如果第二葉輪32 (葉片構(gòu)件)在圖3中通過第二步進馬達13的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而順時針(或逆時針)旋轉(zhuǎn)，則存儲在第二槽31中的粉末PW被移動且同時被攪拌，然后通過第二槽31的孔35掉落并被粉末供給圓盤45的接收部47接收。
[0049]然后，如果粉末供給圓盤45在圖3中通過第三步進馬達14的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而順時針(或逆時針)旋轉(zhuǎn)，則被粉末供給圓盤45的接收部47接收的粉末PW隨粉末供給圓盤45 —起旋轉(zhuǎn)，并到達在蓋構(gòu)件50和粉末供給圓盤45之間的間隙GP。在此如在圖1中所圖示，從第一氣體供給裝置54供給到蓋構(gòu)件50的第一氣體供給通道52的第一氣體通過第一氣體供給通道52并到達間隙GP，并將通過間隙GP的粉末PW逐出(推出)到粉末排出通道51偵牝并與被逐出的粉末PW —起被從粉末排出通道51引導(dǎo)到粉末供給口 55。此外，從第二氣體供給裝置59供給到氣體供給噴嘴56的第二氣體通過氣體供給噴嘴56中的第二氣體供給通道56a，并到達粉末供給口 55內(nèi)部，并與通過上述第一氣體從粉末排出通道51引導(dǎo)到粉末供給口 55中的粉末PW —起通過粉末供給口 55和連接管57被引導(dǎo)到噴射加工裝置
60。此時，在粉末排出通道51內(nèi)部的粉末PW還通過從氣體供給噴嘴56噴射到粉末供給口55中的氣體的噴吸作用被抽吸到粉末供給口 55側(cè)中，并且在與來自氣體供給噴嘴56的氣體混合的狀態(tài)下被供給到噴射加工裝置60。
[0050]圖5和圖6示出了對比實施例1的粉末供給裝置10的性能和常規(guī)的粉末供給裝置的性能的結(jié)果。圖5A是描繪了通過實施例1的粉末供給裝置10的粉末噴射量(總供給量)的隨時間改變的曲線圖，并且圖5B是描繪了通過常規(guī)的粉末供給裝置的粉末噴射量(總供給量)的隨時間改變的曲線圖。用于試驗的粉末PW是氧化鋁粉末。如在圖5中所示，與常規(guī)的粉末供給裝置相比，即使粉末PW的供給量極小，實施例1的粉末供給裝置10也能夠以恒定的供給量供給粉末PW，如與時間相關(guān)的粉末噴射量(總供給量)的線性所指示(參見附圖，在供給量為0.05g/sec至0.3g/sec時，線性特別高)。在其中測量在相同的條件下執(zhí)行N=4次的常規(guī)的粉末供給裝置的情況中，測量結(jié)果變化非常大，并且實施例1的粉末供給裝置10的粉末噴射量(總供給量)的可重復(fù)性比常規(guī)的粉末供給裝置的粉末噴射量(總供給量)的可重復(fù)性高。
[0051]圖6A是描繪了通過實施例1的粉末供給裝置的平均粉末噴射量(供給量)的隨時間改變的曲線圖，并且圖6B是描繪了通過常規(guī)的粉末供給裝置的平均粉末噴射量(供給量)的隨時間改變的曲線圖。平均噴射量(供給量)是30秒的平均值。如在圖6中所示，與常規(guī)的粉末供給裝置相比，當供給量在0.05g/sec至0.3g/sec的范圍中時，實施例1的粉末供給裝置10具有非常低的平均噴射量(供給量)的變化，其中在噴射量(供給)為
0.lg/sec時，平均噴射量(供給量)特別穩(wěn)定。[0052]因此，根據(jù)實施例1的粉末供給裝置10，形成在覆蓋粉末供給圓盤45的一部分的蓋構(gòu)件50上的粉末排出通道51和第一氣體供給通道52隔著在蓋構(gòu)件50和粉末供給圓盤45之間的間隙GP彼此面對，并分別沿著位于該間隙GP中的接收部47的底表面延伸，因此，被位于間隙GP中的接收部47接收的粉末PW能夠在與從第一氣體供給通道52供給的氣體的流動方向相同的方向上被逐出(推出)，并被從粉末排出通道51引導(dǎo)到粉末供給口 55，由此，即使粉末PW的供給量極小，粉末PW也能夠被穩(wěn)定地供給。
[0053]此外，位于粉末供給圓盤45在旋轉(zhuǎn)方向上的前端中的粉末PW被連續(xù)地截斷(分離)，并被以恒定的排出速度排出到粉末排出通道51，因此，能夠最小化濕度和聚合性的影響，并且即使粉末具有高聚合性且粉末的供給量極小，粉末PW也能夠被穩(wěn)定地供給。能夠通過改變粉末供給圓盤45的旋轉(zhuǎn)頻率、接收部47的形狀以及粉末排出通道51和第一氣體供給通道52的截面尺寸而容易地改變粉末PW的供給量。
[0054]此外，第二氣體供給通道56a通過與粉末供給口 55的大致圓形的橫截面同軸的氣體供給噴嘴56通向粉末供給口 55中，因此，粉末PW能夠有效地被從粉末排出通道51引導(dǎo)到粉末供給口 55，而不會在中途導(dǎo)致阻滯、粘附和沉積，這是因為通過從第一氣體供給通道52供給的氣體將粉末PW從粉末排出通道51噴射到粉末供給口 55的作用和被從氣體供給噴嘴56噴射到粉末供給口 55的氣體的噴吸作用(抽吸效益)的協(xié)同。被從粉末排出通道51引導(dǎo)到粉末供給口 55的粉末PW與從氣體供給噴嘴56噴射的氣體由于上述噴射作用和噴吸作用(抽吸效應(yīng))以及由從粉末排出通道51到粉末供給口 55的突然管擴展所生成的湍流而通過與壁表面碰撞而混合，因此能夠改進粉末PW的可分散性。此外，從氣體供給噴嘴56噴射的氣體的壓力能夠容易地改變，并且該壓力的可允許范圍能夠是寬的，由此，氣體壓力能夠被靈活地調(diào)節(jié)，而不會從下游側(cè)受到粉末供給口 55的影響(例如在連接管57和外部裝置處的壓力損失)。
[0055]接收部47被形成為在粉末供給圓盤45的周邊的上表面?zhèn)鹊腻F形，并且粉末排出通道51被形成為從間隙GP傾斜向下延伸的直線形狀，并且第一氣體供給通道52被形成為從間隙GP傾斜向上延伸的直線形狀，因此被位于間隙GP中的接收部47接收的粉末PW能夠在與從第一氣體供給通道52供給的氣體的流動方向相同的方向上被有效地被逐出(推出)，并被從粉末排出通道51引導(dǎo)到粉末供給口 55。
[0056]通過第二葉輪32的旋轉(zhuǎn)，存儲在第二槽31中的粉末PW通過孔35掉落并被接收部47接收，因此通過調(diào)節(jié)第二葉輪32的旋轉(zhuǎn)頻率等，粉末PW能夠?qū)⒔邮詹?7填充到最滿。
[0057]如果粉末(固體微粒)Pff被如上所述地從粉末供給裝置10供給到噴射加工裝置60，則與粉末供給裝置10中的空氣混合的粉末PW通過噴嘴塊62的粉末供給通道(未圖示)和粉末供給噴嘴(未圖示)到達噴射加工裝置60中的噴射噴嘴63內(nèi)部。此時，控制單元(未圖示)控制加速氣體供給單元65的運行，以控制從加速氣體供給單元65供給到噴嘴單元61的加速氣體的壓力和流量，由此從粉末供給裝置10供給并到達噴射噴嘴63內(nèi)部的粉末PW被該加速氣體加速，并從噴射噴嘴63的末端朝向基底(例如，下文中提及的電極基底131)被噴射。
[0058]具體而言，如果以預(yù)定的壓力(?2Mpa)將加速氣體從加速氣體供給單元65供給到噴嘴塊62的加速氣體引入通道(未圖示)，則加速氣體通過加速氣體噴射通道(未圖示)被噴射到噴射噴嘴63中，且然后被從噴射噴嘴63的末端噴出。此時，在噴射噴嘴63的加速氣體噴射通道的出口區(qū)域中，由于在噴射噴嘴63和粉末供給噴嘴之間的橫截面差異所導(dǎo)致的噴吸作用而在粉末供給噴嘴(未圖示)的出口前方產(chǎn)生主湍流，通過粉末供給噴嘴的粉末PW被掃入到從加速氣體噴射通道噴出的加速氣體的湍流中，并在粉末供給噴嘴的出口的前方被分散，并且還被該氣流加速并被從噴射噴嘴63的末端朝向基底(例如，下文中提及的電極基底131)噴射。
[0059]根據(jù)實施例1的噴射加工系統(tǒng)I，其包括即使粉末(固體微粒)PW的供給量極小也能夠穩(wěn)定地供給粉末PW的粉末供給裝置10，粉末PW的噴射量能夠被維持恒定，并且即使粉末PW的噴射量極小，也能夠執(zhí)行有效且穩(wěn)定的處理。
[0060]上文中描述了通過粉末噴射沉積方法來沉積膜的噴射加工系統(tǒng)1，但噴射單元61的橫截面形狀不限于矩形，而是可以具有其它合適的形狀，例如圓形(正圓形或橢圓形)、多邊形、或圓形(矩形)噴嘴的交錯陣列。從第一氣體供給裝置54和第二氣體供給裝置59供給的氣體或從加速氣體供給單元65供給到噴嘴單元61的加速氣體能夠如上所述地取決于處理目標，包括基底和粉末PW而合適地選擇。這些氣體能夠是相同的或不同的氣體，并且氣體的類型和混合比可隨膜沉積處理的進行而改變。如果被使用的氣體是第18族元素氣體或惰性氣體，例如氮氣，則能夠抑制粉末PW在粘著過程中的氧化。如果所使用的氣體的質(zhì)量是小的，例如氦氣，則粉末PW的碰撞速度能夠增加，并且如果使用空氣，則膜沉積成本能夠降低。
[0061]現(xiàn)在將描述鋰離子二次電池的陽極的制造方法，所述方法中通過使用具有上述構(gòu)造的噴射加工系統(tǒng)I將包含活性材料的膜沉積到電極基底的表面上來制造鋰離子二次電池的陽極。首先，將參考圖7描述鋰離子二次電池的示例。如在圖7A中所圖示，鋰離子二次電池101由陰極102、陽極103、設(shè)置在陰極102和陽極103之間的隔離件104和封裝這些組成元件的層壓膜105構(gòu)成。陰極102、隔離件104和陽極103分別被形成為薄膜形狀，并以此次序?qū)訅?，并與電解質(zhì)溶液(未圖示)一起封裝在層壓膜105內(nèi)。在該情形中，陰極102經(jīng)由陰極終端引線106與暴露在層疊膜105外側(cè)的陰極片107電連接，且陽極103經(jīng)由陽極終端引線108與暴露在層疊膜105外側(cè)的陽極片109電連接。
[0062]對于陰極102，使用通過將陰極活性材料即例如鋰鈷氧化物的鋰過渡金屬氧化物附著到鋁箔(集電器)而形成的已知陰極。陰極102隔著隔離件104面對陽極103，且經(jīng)由電解質(zhì)溶液(未圖示)與陽極103連接。對于電解質(zhì)溶液(未圖示)，使用通過將例如LiClO4和LiPF6的已知電解質(zhì)(非水性電解質(zhì))溶解在例如碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯的已知溶劑中制備的溶液。
[0063]如在圖7B中所圖示，陽極103由電極基底131 (集電器)和膜132構(gòu)成，所述膜132包括活性材料并被設(shè)置在電極基底131的面對陰極102的一個或兩個表面上。使用例如具有高導(dǎo)電性的銅箔將電極基底131形成為薄板。包括活性材料的膜132由硅(Si) Xu3Si和銅(Cu)構(gòu)成，且在表面上形成隆起，硅(Si)成為陽極活性材料，Cu3Si是銅和硅的合金，銅(Cu)成為粘合材料。
[0064]為了制造如上所述地構(gòu)造的鋰離子二次電池101的陽極103，首先使用上述粉末供給裝置10將包含硅和銅的粉末(固體微粒)PW供給到噴射加工裝置60，如在圖8中的流程圖中所示(步驟S101)。然后使用噴射加工裝置60在常溫和常壓環(huán)境中以處于或低于聲速的噴射速度噴射粉末PW，由此在電極基底131上形成陽極材料的膜132 (步驟S102)，所述電極基底131是集電器。換言之，執(zhí)行使用粉末噴射沉積方法的膜沉積。由此能夠在不使用加熱裝置、超聲噴嘴、壓力降低裝置等的情況下形成具有簡單且靈活構(gòu)造的穩(wěn)定固體材料膜。
[0065]用于沉積陽極材料的膜的粉末(固體微粒)PW由硅(Si)和銅(Cu)通過機械合金法形成，硅(Si)是具有形成鋰化合物的高的能力的活性材料，銅(Cu)具有導(dǎo)電性。在此，“具有形成鋰化合物的高的能力的材料”指的是能夠容易地與鋰形成合金或金屬互化物的材料。機械合金法是用于制造粉末的方法，所述粉末在機械過程中形成合金，在所述機械過程中，機械能通過高能球磨機等施加到材料粉末的混合物，并且材料粉末在固態(tài)夏通過重復(fù)地破碎和冷壓而被形成合金。在該實施例中，通過球磨機等講機械能施加到硅和銅的粉末混合物，且該粉末混合物通過重復(fù)地破碎和冷壓而被形成合金，由此產(chǎn)生了包括硅、銅和Cu3Si的三相的粉末(固體微粒)PW，Cu3Si是硅與銅的合金。
[0066]此時，粉末PW的噴射速度主要通過控制供給到噴嘴單元61的加速氣體的類型和壓力來設(shè)定，并且如果加速氣體例如是空氣，則粉末以處于或低于聲速的速度噴射，即，以大約50m/sec至300m/sec的速度噴射。與加速氣體一起噴射的粉末PW碰撞并附著到電極基底131的附著表面(粉末PW碰撞并附著到其上的表面，即，在膜沉積之前的電極基底(集電器)131的表面，或在膜沉積期間的電極材料的膜表面)，所述附著表面設(shè)置成距離噴嘴末端大致0.5_至2_。此時，通過在噴射粉末PW的同時相對地移動噴嘴單元61和電極基底131而在常溫和常壓環(huán)境下在電極基底131上形成陽極材料的膜132。
[0067]根據(jù)該實施例的制造用于鋰離子二次電池101的陽極103的方法，使用了即使粉末(固體微粒)PW的供給量非常小也能夠穩(wěn)定地供給粉末PW的粉末供給裝置10，因此，即使粉末PW的噴射量極小，粉末PW的噴射量也能夠被維持為恒定，并且能夠利用小噴射量的粉末PW在電極基底131上有效地且穩(wěn)定地形成陽極材料的膜132。
[0068]在該實施例中，形成在鋰離子二次電池101的陽極103上的膜132由硅、銅和硅與銅的合金構(gòu)成，但是膜132不限于此，并且例如能夠由硅、鎳(Ni)和硅與鎳的合金構(gòu)成。利用該構(gòu)造，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)類似于以上實施例的效果。優(yōu)選的是，硅與鎳的合金由NiS1、NiSi2和NiSi與NiSi2的混合物中的至 少一種構(gòu)成。
[0069]在該實施例中，描述了通過使用噴射加工系統(tǒng)I在電極基底的表面上沉積包括活性材料的膜來制造鋰離子二次電池101的陽極103的方法，但本發(fā)明不限于此，并且也能夠制造鋰離子二次電池101的陰極102。例如，類似于陽極103的情形，使用粉末供給裝置10講包含鋰合金材料的粉末(固體微粒)PW供給到噴射加工裝置60 (步驟S101)，然后使用噴射加工裝置60在常溫和常壓環(huán)境中以處于或低于聲速的噴射速度噴射粉末PW，由此在電極基底上形成陰極材料的膜(步驟S102)。根據(jù)用于制造陰極102的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)類似于制造陽極103的情形的效果。
[0070]使用具有高導(dǎo)電性的鋁箔將用于陰極(未圖示)的電極基底形成為薄板形狀。對于陰極材料(膜的材料)，例如能夠使用作為陰極活性材料的鋰鈷氧化物(LiCoO2)t5陰極材料不限于鋰鈷氧化物，而是能夠使用 LiNi02、LiMn204、LiMnO2, LixTiS2, LixV2O5, V2MoO8^MoS2,LiFePO4 等。
[0071]在該實施例中，鋰離子二次電池101被形成為層壓形狀，但是鋰離子二次電池101不限于此，而是能夠具有柱形、方形或籠形狀。[0072]在該實施例中，作為示例描述了制造用于鋰離子二次電池101的陰極材料和陽極材料的方法，但本發(fā)明的噴射加工系統(tǒng)能夠用于制造具有其它構(gòu)造的二次電池的電極材料、原電池的電極材料和燃料電池的電極材料，只要改材料能夠通過粉末噴射沉積方法被沉積成膜即可。
[0073]在該實施例中，存儲槽20由第一槽21、第二槽31和第三槽41構(gòu)成，但存儲槽不限制于此，并且第一槽21不需要取決于粉末PW的類型來安裝。此外，粉末PW能夠被存儲在第三槽41中，而不安裝第一槽21和第二槽31。第三槽41不限于包括頂部42、蓋構(gòu)件50等的上述構(gòu)造，而是能夠是任意構(gòu)造，只要預(yù)定量的粉末PW能夠填充到粉末供給圓盤45的周邊區(qū)域中即可。
[0074]在該實施例中，氣體供給噴嘴56被安裝在粉末供給口 55的內(nèi)部，但本發(fā)明不限于此，并且氣體供給噴嘴56和第二氣體供給裝置59不需要取決于粉末PW的類型來安裝。
[0075]現(xiàn)在將描述噴射加工系統(tǒng)的實施例2。如在圖9中所圖示，根據(jù)實施例2的噴射加工系統(tǒng)201由粉末供給裝置210和噴射加工裝置260構(gòu)成，所述粉末供給裝置210供給粉末(固體微粒)PW，所述噴射加工裝置260通過將從粉末供給裝置210供給的粉末PW與氣體噴流混合，噴射該氣體噴流，并導(dǎo)致粉末與基底碰撞而在基底的表面(例如上述電極基底131)上形成膜。在圖9和圖10中，省略了粉末PW。實施例2的粉末供給裝置210包括箱形殼體211、支撐在殼體211上方且存儲粉末PW的存儲槽220和將存儲在存儲槽220中的粉末PW供給到外部噴射加工裝置260的粉末供給口 255。
[0076]在殼體211的后上側(cè)上(圖9中的殼體211的右上側(cè))，電動馬達212被設(shè)置成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動安裝在存儲槽220中的葉輪222和粉末供給圓盤245。電動馬達212的旋轉(zhuǎn)軸212a豎直向下延伸，并且所述旋轉(zhuǎn)軸212a的末端與齒輪機構(gòu)213連接。齒輪機構(gòu)213由第一齒輪214、第二齒輪215、第三齒輪216和第四齒輪217構(gòu)成。
[0077]第一齒輪214與電動馬達212的旋轉(zhuǎn)軸212a的下端連接，并與第二齒輪215接合。第二齒輪215可旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在殼體211的內(nèi)部的中間軸218上，并與第一齒輪214和第三齒輪216接合。第三齒輪216與葉輪驅(qū)動軸223的下端連接，所述葉輪驅(qū)動軸223與葉輪222連接，并且該第三齒輪216與第二齒輪215和第四齒輪217接合。第四齒輪217與圓盤驅(qū)動軸246的下端連接，所述圓盤驅(qū)動軸246與粉末供給圓盤245連接，并且所述第四齒輪217與第三齒輪216接合。由此，電動馬達212的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力經(jīng)由齒輪機構(gòu)213被傳遞到葉輪222和粉末供給圓盤245。
[0078]存儲槽220由位于上側(cè)上的上槽221和位于上槽221下方(在圖9中的左下側(cè))的下槽231構(gòu)成。上槽221被形成為帶有底表面的圓筒形形狀，使得能夠存儲粉末PW，并且上槽221將葉輪222可旋轉(zhuǎn)地保持在其中，以攪拌粉末PW。葉輪222具有多個葉片構(gòu)件，并且能夠通過使葉片構(gòu)件繞葉輪222的旋轉(zhuǎn)對稱軸線旋轉(zhuǎn)而攪拌并移動存儲在上槽221中的粉末PW。豎直延伸穿過上槽221的底部的葉輪驅(qū)動軸223的上端與葉輪222的下中央部連接。第三齒輪216與葉輪驅(qū)動軸223的下端連接，由此將電動馬達212的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力經(jīng)由第一齒輪214至第三齒輪216和葉輪驅(qū)動軸223傳遞到葉輪222。如在圖10中所圖示，在形成在下槽231的粉末供給圓盤245上的接收部247上方的位置處，弧形孔225被形成在上槽221的底部的周邊側(cè)上，使得存儲在上槽221中的粉末通過葉輪(葉片構(gòu)件)222的旋轉(zhuǎn)而通過該孔225掉落，并被粉末供給圓盤245的接收部247接收。[0079]下槽231被形成為容器形狀，使得能夠容納粉末供給圓盤245，并將粉末供給圓盤245保持在其中，以使該粉末供給圓盤245能夠繞旋轉(zhuǎn)對稱軸線旋轉(zhuǎn)。粉末供給圓盤245被形成為在下槽231的內(nèi)部的面朝上的圓盤形。豎直延伸穿過下槽231的底部的圓盤驅(qū)動軸246的上端與粉末供給圓盤245的下中央部連接。第四齒輪217連接到圓盤驅(qū)動軸246的下端，由此將電動馬達212的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力經(jīng)由第一齒輪214至第四齒輪217和圓盤驅(qū)動軸246傳遞到粉末供給圓盤245。錐形接收部247形成在粉末供給圓盤245的周邊的上表面?zhèn)壬?，使得通過孔225從上槽221掉落到下槽231中的粉末PW被接收。多個分隔件248被形成在粉末供給圓盤245的周邊的上表面?zhèn)壬?，如在圖11中圖示，并且這些分隔件248將接收部247劃分為多個凹口。
[0080]在下槽231上安裝有蓋構(gòu)件250，用以覆蓋粉末供給圓盤245的上部和周邊。如在圖10中圖示，蓋構(gòu)件250形成為塊形狀，所述塊形狀包括下槽231的頂部和周邊的一部分，并且在蓋構(gòu)件250和粉末供給圓盤245之間形成有間隙GP’，該間隙GP’用于隨著粉末供給圓盤245的旋轉(zhuǎn)而使被接收部247接收的粉末PW通過。間隙GP’的橫截面形狀是與粉末供給圓盤245的分隔件248的形狀匹配的直角三角形。講經(jīng)過間隙GP’的粉末PW引導(dǎo)到粉末供給口 255中的粉末排出通道251形成在蓋構(gòu)件250下方。粉末排出通道251被形成為從所述間隙GP’傾斜向下延伸的直線形狀，使得間隙GP’和粉末供給口 255被連接。換言之，粉末排出通道251的入口端通向間隙GP’，且粉末排出通道251的出口端通向粉末供給口 255的內(nèi)部(在下文中提及的粉末供給通道256)。
[0081]另一方面，將氣體供給到間隙GP’的第一氣體供給通道252形成在蓋構(gòu)件250的上部中。該第一氣體供給通道252的上游側(cè)形成為豎直延伸的形狀，并且該第一氣體供給通道252的上游側(cè)與第一氣體供給裝置254連接，所述第一氣體供給裝置254經(jīng)由設(shè)置在上游側(cè)的邊緣中的氣體供給口 253將氣體供給到第一氣體供給通道252中。第一氣體供給通道252的上游側(cè)被形成為從間隙GP’傾斜向上延伸的直線形狀，即，第一氣體供給通道252在中間彎折。因此，第一氣體供給通道252的下游側(cè)和粉末排出通道251被形成為隔著間隙GP’彼此面對，并沿著位于間隙GP’中的接收部247的底表面延伸。
[0082]由此，由第一氣體供給裝置254供給的第一氣體通過第一氣體供給通道252到達間隙GP’，并與位于第一氣體供給通道252的開口中的粉末PW撞擊。因此，位于第一氣體供給通道252的開口中的粉末PW從接收部247被截斷(分離)，并與第一氣體一起被從粉末排出通道251引導(dǎo)到粉末供給口 255中。因為第一氣體供給通道252和粉末排出通道251被形成為分別沿著接收部247的底表面延伸，所以在接收部247中的粉末PW從第一氣體接收的力被沿著接收部247的底表面導(dǎo)引到粉末排出通道251，并且所有粉末PW被排出到粉末排出通道251，而沒有大的問題。粉末供給圓盤245以預(yù)定的角速度從上槽221的孔225恒定地旋轉(zhuǎn)到第一氣體供給通道252，因此粉末PW被以預(yù)定的速度恒定地供給到第一氣體供給通道252的開口。因此，位于粉末供給圓盤245在旋轉(zhuǎn)方向上的前端的粉末PW被連續(xù)地截斷(分離)，并被以預(yù)定的排出速度排出到粉末排出通道251，以供給固定量的粉末。第一氣體供給通道252的下游側(cè)的橫截面和粉末排出通道251的橫截面在延伸方向上都是數(shù)值延伸的窄的矩形，因此粉末PW的前端總是被維持為平的，即，能夠防止在接收部247中的粉末PW的不期望的崩塌，并且能夠穩(wěn)定地供給粉末。由第一氣體供給裝置254供給的第一氣體與實施例1的情形相同，并且根據(jù)粉末PW的類型等來選擇。[0083]粉末供給口 255被形成為在大致水平的方向上延伸的管形狀，并被安裝在下槽231的側(cè)部上。噴射加工裝置260的噴嘴單元261與粉末供給口 255的末端直接連接。在大致水平的方向(粉末供給口 255的縱向方向)上延伸的粉末供給通道256被形成在粉末供給口 255的內(nèi)部中央處，以連接噴嘴單元261的粉末供給噴嘴264的內(nèi)部和粉末排出通道251。圍繞粉末供給通道256的表面被形成為錐形表面，使得粉末排出通道251的出口端和粉末供給噴嘴264的入口端能夠平滑地連接。從粉末供給通道256的基底端豎直延伸的第二氣體供給通道257在基底端側(cè)上形成在粉末供給口 255中，并與將氣體供給到第二氣體供給通道257中的第二氣體供給裝置259連接。在圖10中，設(shè)置有兩個第二氣體供給裝置259，但兩個第二氣體供給通道257能夠與一個第二氣體供給裝置259分別連接。
[0084]由此，從第二氣體供給裝置259供給的第二氣體通過粉末供給口 255的第二氣體供給通道257，并到達粉末供給通道256，并與被上述第一氣體從粉末排出通道251引導(dǎo)到粉末供給通道256中的粉末PW —起經(jīng)由粉末供給通道256被引導(dǎo)到外側(cè)(噴射加工裝置260的噴嘴單元261)。由第二氣體供給裝置259供給的第二氣體與在實施例1的情形相同，并且根據(jù)粉末PW等的類型來選擇。
[0085]根據(jù)實施例2的噴射加工裝置260具有與實施例1的噴射加工裝置60相同的構(gòu)造，且如在圖10中所圖示，包括噴嘴單元261和加速氣體供給單元265。如在圖12和圖13中所圖示，噴嘴單元261由噴嘴塊262、噴射噴嘴263和粉末供給噴嘴264構(gòu)成，所述噴嘴塊262是基底，所述噴射噴嘴263是其末端被固定在從噴嘴塊262突出的狀態(tài)的矩形中空管，所述粉末供給噴嘴264是矩形中空管并被同軸地設(shè)置在噴射噴嘴263的基底端側(cè)上。粉末供給噴嘴264的外尺寸比噴射噴嘴263的開口尺寸小，并且如在圖13中所圖示，粉末供給噴嘴264的末端稍微地插入到噴射噴嘴263的基底端側(cè)中。被供給到噴射噴嘴263中的加速氣體的噴射口形成在噴射噴嘴263和粉末供給噴嘴264之間的間隙中。
[0086]在噴嘴塊262內(nèi)，形成有四個加速氣體引入通道262a，所述加速氣體引入通道262a與上述加速氣體噴射口連接并垂直地且水平延伸，如在圖13中所圖示。所述四個加速氣體引入通道262a中的每個加速氣體引入通道均經(jīng)由設(shè)置在每個加速氣體引入通道262a的上游端中的加速氣體供給口 266與加速氣體供給單元265連接。由加速氣體供給單元265供給的氣體與實施例1中的情形相同，并且根據(jù)粉末(固體微粒)PW等的類型來選擇。在圖10和圖13中，安裝有多個加速氣體供給單元265，但是該四個加速氣體引入通道262a能夠分別與一個加速氣體供給單元265連接。噴射噴嘴263和粉末供給噴嘴264由抗腐蝕材料例如陶瓷形成。粉末供給噴嘴264與噴射噴嘴263的基底端部連接，并且粉末供給裝置210的粉末供給口 255與粉末供給噴嘴264的基底端連接。
[0087]根據(jù)如上所述地構(gòu)造的噴射加工系統(tǒng)201，如果葉輪222 (葉片構(gòu)件)通過電動馬達212的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而在粉末供給裝置210中旋轉(zhuǎn)，則存儲在上槽221中的粉末(固體微粒)PW被移動同事被攪拌，然后通過上槽221的孔225掉落并被粉末供給圓盤245的接收部247接收。
[0088]此時，粉末供給圓盤245通過電動馬達212的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而在與葉輪222的相反的方向上旋轉(zhuǎn)，并且被粉末供給圓盤245的接收部247接收的粉末PW與粉末供給圓盤245 —起旋轉(zhuǎn)，并到達蓋構(gòu)件250和粉末供給圓盤245之間的間隙GP’。在此，如在圖10中所圖示，從第一氣體供給裝置254供給到蓋構(gòu)件250的第一氣體供給通道252的第一氣體通過第一氣體供給通道252并到達間隙GP’，并朝向粉末排出通道251將通過間隙GP’的粉末PW逐出(推出)，并與所逐出的粉末PW —起被從粉末排出通道251引導(dǎo)到粉末供給口 255中的粉末供給通道256。此外，從第二氣體供給裝置259供給到粉末供給口 255中的第二氣體供給通道257的第二氣體通過第二氣體供給通道257，并到達粉末供給通道256，并與由上述第一氣體從粉末排出通道251引導(dǎo)到粉末供給通道256的粉末PW —起通過粉末供給通道256被引導(dǎo)到噴射加工裝置260。
[0089]如果粉末(固體微粒)如上所述地被從粉末供給裝置210供給到噴射加工裝置260，則與粉末供給裝置210中的氣體混合的粉末PW通過噴嘴單元261的粉末供給噴嘴264到達噴射加工裝置260中的噴射噴嘴263。此時，控制單元(未圖示)控制加速氣體供給單元265的運行，以控制從加速氣體供給單元265供給到噴嘴單元261的噴射噴嘴263的加速氣體的壓力和流量，由此從粉末供給裝置210供給的并到達噴射噴嘴263內(nèi)部的粉末PW被該加速氣體加速，并從噴射噴嘴263的末端朝向基底(例如，上述電極基底131)噴射。
[0090]根據(jù)實施例2的噴射加工系統(tǒng)201和粉末供給裝置210，可實現(xiàn)類似于實施例1的效果。此外，噴射加工裝置260的噴嘴單元261與粉末供給裝置210的粉末供給口 255直接連接，因此能夠最小化從粉末供給裝置210到噴射加工裝置260的管線的長度，并且能夠改進當粉末PW的噴射量改變時的響應(yīng)性和穩(wěn)定性。噴嘴單元261還可以與粉末供給裝置210的粉末排出通道251直接連接而不經(jīng)過粉末供給口 255。
[0091]根據(jù)實施例2的噴射加工裝置201，能夠以與實施例1中相同的方式制造鋰離子二次電池的陽極(或陰極)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)類似于實施例1的效果。
[0092]在上述實施例2中，噴嘴單元261的橫截面形狀不限于矩形，而是可以是另一個合適形狀，例如圓形(正圓形的或橢圓形)、多邊形或圓形(矩形)噴嘴的交錯陣列。正如在實施例1的情形，由第一氣體供給裝置254和第二氣體供給裝置259供給的氣體或從加速氣體供給單元265供給到噴嘴單元261的加速氣體能夠取決于包括基底和粉末PW的處理目標合適地選擇。
[0093]在以上的實施例中，分隔件48(248)被設(shè)置在接收部47 (247)中，但本發(fā)明不限于此，并且分隔件48 (248)不需要取決于粉末PW的類型等來設(shè)置。
[0094]在以上的實施例中，接收部47(247)被形成為粉末供給圓盤45(245)的周邊的上表面?zhèn)壬系腻F形，但不限于此，并且可形成為略微凹入彎曲的表面。在該情形中，粉末排出通道和氣體供給通道可形成為沿著接收部的底表面以彎曲線延伸。
[0095]在以上實施例中，粉末供給裝置10(210)將粉末PW供給到噴射加工裝置60 (260)，所述噴射加工裝置利用粉末噴射沉積方法沉積膜，但不限于此，并且可使用載體氣體將極小量的粉末供給到例如熱噴涂裝置，所述熱噴涂裝置將陶瓷粉末等與載體氣體一起供給到等離子體中，并將被等離子體汽化的粉末噴涂到設(shè)置在容器中的樣本上，以沉積汽化的粉末。
[0096]附圖標號列表
[0097]I 噴射加工系統(tǒng)(實施例1)
[0098]10粉末供給裝置
[0099]20存儲槽
[0100]21第一槽(粉末保持槽)[0101]31第二槽(粉末保持槽)
[0102]32第二葉輪(葉片構(gòu)件)
[0103]35孔
[0104]41第三槽(圓盤保持槽)
[0105]45粉末供給圓盤
[0106]47接收部
[0107]50蓋構(gòu)件
[0108]51粉末排出通道
[0109]52第一氣體供給通道
[0110]55粉末供給口
[0111]56氣體供給噴嘴(56a第二氣體供給通道)
[0112]60噴射加工裝置
[0113]101鋰離子二次電池
[0114]102 陰極
[0115]103 陽極
[0116]131電極基底材料
[0117]132 膜
[0118]GP 間隙
[0119]Pff 粉末
[0120]201噴射加工系統(tǒng)(實施例2)
[0121]210粉末供給裝置
[0122]220存儲槽
[0123]221上槽(粉末保持槽)
[0124]222 葉輪
[0125]225 孔
[0126]231下槽(圓盤保持槽)
[0127]245粉末供給圓盤
[0128]247接收部
[0129]250蓋構(gòu)件
[0130]251粉末排出通道
[0131]252第一氣體供給通道
[0132]255粉末供給口
[0133]257第二氣體供給通道
[0134]260噴射加工裝置
[0135]GP ’間隙
【權(quán)利要求】
1.一種粉末供給裝置，包括: 存儲槽，所述存儲槽存儲粉末； 圓盤形粉末供給圓盤，所述圓盤形粉末供給圓盤在所述圓盤形粉末供給圓盤的周邊的上表面?zhèn)壬暇哂薪邮詹浚鼋邮詹拷邮毡淮鎯υ谒龃鎯Σ壑械姆勰? 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元繞所述粉末供給圓盤的旋轉(zhuǎn)對稱軸線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述粉末供給圓盤； 蓋構(gòu)件，所述蓋構(gòu)件覆蓋所述粉末供給圓盤的一部分，并在所述蓋構(gòu)件和所述粉末供給圓盤之間形成間隙，使得被所述接收部接收的粉末能夠隨著所述粉末供給圓盤的旋轉(zhuǎn)而通過所述間隙； 第一氣體供給通道，所述第一氣體供給通道用于將第一氣體供給到所述間隙；和粉末排出通道，所述粉末排出通道與所述間隙連接，并使用所述第一氣體將從所述接收部分離的粉末排出， 所述粉末排出通道和所述第一氣體供給通道被形成為隔著所述間隙彼此面對，并沿著位于所述間隙中的所述接收部的底表面延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末供給裝置，進一步包括: 粉末供給口，所述粉末排出通道的出口端通向所述粉末供給口中；和 第二氣體供給通道，所述第二氣體供給通道用于將第二氣體供給到所述粉末供給口中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 粉末供給裝置，其中 所述粉末供給口具有大致圓形的橫截面，并且 所述第二氣體供給通道使用與所述大致圓形的橫截面同軸的氣體供給噴嘴通向所述粉末供給口中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的粉末供給裝置，其中 所述接收部被形成為在所述粉末供給圓盤的周邊的上表面?zhèn)壬系腻F形，并且所述粉末排出通道被形成為從所述間隙傾斜向下延伸的直線形狀，并且所述第一氣體供給通道被形成為從所述間隙傾斜向上延伸的直線形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的粉末供給裝置，其中 所述存儲槽具有圓盤保持槽和粉末保持槽，所述圓盤保持槽以可旋轉(zhuǎn)方式保持所述粉末供給圓盤，并且所述蓋構(gòu)件被設(shè)置在所述圓盤保持槽上，所述粉末保持槽被設(shè)置在所述圓盤保持槽的上方，并且粉末被存儲在所述粉末保持槽中， 葉片構(gòu)件被以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在所述粉末保持槽的內(nèi)部，以移動被存儲在所述粉末保持槽中的粉末， 在所述粉末保持槽的底部中在所述接收部的上方的位置中形成孔，并且通過所述葉片構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)，被存儲在所述粉末保持槽中的粉末通過所述孔掉落并被所述接收部接收。
6.一種噴射加工系統(tǒng)，包括: 粉末供給裝置，所述粉末供給裝置供給粉末；和 噴射加工裝置，通過將從所述粉末供給裝置供給的粉末與氣體噴流混合，并通過噴射所述噴流且導(dǎo)致粉末與基底碰撞，所述噴射加工裝置在所述基底的表面上形成膜，并且所述粉末供給裝置是根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的粉末供給裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴射加工系統(tǒng)，其中 所述噴射加工裝置與所述粉末供給裝置直接連接。
8.一種制造用于二次電池的電極材料的方法， 所述方法包括: 使用粉末供給裝置供給包含活性材料的粉末；和 通過將從所述粉末供給裝置供給的粉末與氣體噴流混合，并通過噴射所述噴流且導(dǎo)致粉末與電極基底碰撞，從而在電極基底的表面上形成膜， 所述粉末供給裝置是根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的粉末供給裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造電極材料的方法，其中 所述活性材料是 硅(Si)。
【文檔編號】H01M4/1395GK103781715SQ201280042531
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月30日
【發(fā)明者】大沼透, 關(guān)本達也, 飯坂順一 申請人:株式會社尼康