JP7194544B2 - 粒子の製造方法 - Google Patents
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前記金属の化合物の生成が可能なシェル部形成用ガスを非プラズマ状態で、層流状態のプラズマフレームの周囲に存在させ、その状態下に、該プラズマフレーム内に前記金属からなる粉末原料を供給し、該プラズマフレーム内で該粉末原料をガス化させ、
ガス化した前記粉末原料の冷却によって前記金属の微粒子からなる前記コア部を生成させるとともに、生成した該コア部と前記シェル部形成用ガスとを化学反応させて、該コア部の表面に前記金属の化合物からなる前記シェル部を生成させる、粒子の製造方法を提供することにより前記の課題を解決したものである。
また例えば、コア部がケイ素であり、シェル部がケイ素酸化物である場合の複合ケイ素粒子、及びコア部がスズであり、シェル部がスズ酸化物である場合の複合スズ粒子は、リチウム二次電池の負極活物質材料として用いられる。
本実施例では、図1に示すDCプラズマ装置1を用いて下記に従い銅のコア部が銅酸化物のシェル部で被覆された複合銅粒子を製造した。
粉末原料として銅粉(粒径10μm、球状)を用いた。この銅粉を、10g/分の供給量で、粉末供給ノズル6を通じてDCプラズマトーチ4に供給した。プラズマガスとしては、窒素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いた。窒素ガスの流量は0.7L/分に設定し、アルゴンガスの流量は13.0L/分に設定した。アルゴンガスの流量(B)と窒素ガスの流量(C)との比は95:5であった。また、プラズマ出力(A)は10.0kWに設定した。したがって(B+C)/A=1.37(L/(min・kW))であった。生成したプラズマフレームについて、フレーム幅が最も太く観察される側面から該プラズマフレームを写真撮影し、画像を二値化してフレーム幅に対するフレーム長さの比であるフレームアスペクト比を測定した。その結果、フレームアスペクト比は4であり、プラズマフレームは層流であることが確認された。
シェル部を生成させるためのシェル部形成用ガスとして酸素ガスを用いた。酸素ガスは、DCプラズマ装置1におけるチャンバー3の上部の位置であって、且つプラズマトーチ4のプラズマ噴出口の周囲に設けられたシェル部形成用ガス噴出口9aからチャンバー3内に供給した。酸素ガスの供給の流量は0.025L/分に設定した。酸素ガスは、チャンバー3の内壁面の温度である100℃以上の温度、すなわち100℃に加熱した状態でプラズマフレームの周囲に供給した。
このようにして得られた複合粒子を回収ポット5に蓄積した。回収された複合粒子を、酸素ガスと窒素ガスとの混合ガス雰囲気下で、目開き150μmの篩にかけて粗大粒子を除去した。このようにして、目的とする複合銅粒子を得た。
表1に示す条件を採用した以外は実施例1と同様にして複合銅粒子を得た。
表1に示す条件を採用した以外は実施例1と同様にして複合銅粒子を得た。生成したプラズマフレームは乱流であり、フレームが左右に揺れた不安定な状態であった。
実施例及び比較例で得られた複合銅粒子について、その粒径、コア部の粒径、シェル部の厚みを上述の方法で測定した。また、以下の方法で塗膜の10点平均粗さRzを測定した。それらの結果を以下の表2に示す。
実施例及び比較例で得られた複合銅粒子20gと、エチルセルロースポリマー(日新化成株式会社製 品名:エトセル)0.3gと、テルピネオール3.7gとを秤量し、ヘラで予備混練した後、自転・公転真空ミキサー(シンキー社製、ARE-500)を用いて、攪拌モード(1000rpm×1分間)と脱泡モード(2000rpm×30秒間)を1サイクルとした処理を2サイクル行い、ペースト化した。このペーストを、更に3本ロールミルを用いて合計5回処理することで更に分散混合を行い、ペーストを調製した。
このように調整したペーストを、アプリケーターを用い、ギャップを35μmに設定してスライドガラス基板上に塗布した。その後、窒素オーブンを用い、150℃で10分間にわたり加熱乾燥し塗膜を作製した。得られた塗膜について、表面粗さ計(TOKYO SEIMITSU製SURFCOM 480B-12)を用いて、10点平均粗さRz(μm)を測定した。なお、10点平均粗さRzは、JIS B0601-1982に準拠して測定されたものである。
2 粉末供給装置
3 チャンバー
4 DCプラズマトーチ
5 回収ポット
6 粉末供給ノズル
7 ガス供給装置
8 圧力調整装置
9a シェル部形成用ガス噴出口
9b シェル部形成用ガス源
Claims (12)
- 金属からなるコア部と、該コア部の表面に位置し、且つ該金属の化合物からなるシェル部とを有する粒子の製造方法であって、
前記金属の化合物の生成が可能なシェル部形成用ガスを非プラズマ状態で、層流状態のプラズマフレームの周囲に存在させ、その状態下に、該プラズマフレーム内に前記金属からなる粉末原料を供給し、該プラズマフレーム内で該粉末原料をガス化させ、
ガス化した前記粉末原料の冷却によって前記金属の微粒子からなる前記コア部を生成させるとともに、生成した該コア部と前記シェル部形成用ガスとを化学反応させて、該コア部の表面に前記金属の化合物からなる前記シェル部を生成させる、粒子の製造方法。 - 前記プラズマフレームの噴射方向に沿って前記シェル部形成用ガスを供給することで、該プラズマフレームの周囲に該シェル部形成用ガスを存在させる請求項1に記載の粒子の製造方法。
- 前記プラズマフレームをチャンバーに収容するとともに、該チャンバーの内壁温度以上に加熱した前記シェル部形成用ガスを前記プラズマフレームの周囲に存在させる請求項1又は2に記載の粒子の製造方法。
- フレーム幅に対するフレーム長さの比が3以上である前記プラズマフレームを用いる請求項1ないし3のいずれか一項に記載の粒子の製造方法。
- 前記プラズマフレームをチャンバーに収容するとともに、該プラズマフレームを該チャンバー内にのみ存在させ、且つ該チャンバー内に直接に前記シェル部形成用ガスを供給する請求項1ないし4のいずれか一項に記載の粒子の製造方法。
- 得られた前記粒子を回収した後、前記シェル部形成用ガスを含有する雰囲気中に更に曝す請求項1ないし5のいずれか一項に記載の粒子の製造方法。
- 前記金属が銅である請求項1ないし6のいずれか一項に記載の粒子の製造方法。
- 前記金属の化合物が金属酸化物、金属窒化物又は金属炭化物のいずれかである請求項1ないし7のいずれか一項に記載の粒子の製造方法。
- 前記金属の化合物が銅酸化物である請求項7に記載の粒子の製造方法。
- 前記シェル部形成用ガスが酸素ガスである請求項9に記載の粒子の製造方法。
- 直流プラズマ法によって熱プラズマを発生させる装置を用い、DCプラズマトーチから前記プラズマフレームを発生させる、請求項1ないし10のいずれか一項に記載の粒子の製造方法。
- 前記DCプラズマトーチにおける前記プラズマフレームの噴出口の周囲に、前記シェル部形成用ガスを噴出する該シェル部形成用ガスの噴出口を1個又は2個以上の複数個配置し、該シェル部形成用ガスの噴出口を通じてシェル部形成用ガス源から該シェル部形成用ガスを供給する、請求項11に記載の粒子の製造方法。
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