本发明专利技术提供一种通过抑制炉芯管的内部产生的粉末堵塞能大量生产碳膜的量及结晶性等的偏差少、高容量且循环性高的非水电解质二次电池用负极活性物质的旋转式筒状炉。为此，本发明专利技术提供一种旋转式筒状炉，其特征在于，具备：可以旋转的筒状炉芯管，具有用于导入由硅化合物(SiOx：0.5≤x≤1.6)组成的颗粒的入口端、与用于排出已形成碳膜的颗粒的出口端；以及，加热室，包含用于加热炉芯管的加热器；并且，炉芯管由位于包含加热器的加热室的内部的加热部与位于加热室外的非加热部组成，炉芯管的全炉长度A与加热部的长度B满足0.4≤B/A＜1，并且从炉芯管的出口端到加热部为止的距离C与全炉长度A满足0.04≤C/A≤0.35。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种旋转式筒状炉、使用所述旋转式筒状炉的非水电解质二次电池用负极活性物质的制造方法、利用所述制造方法制造而成的非水电解质二次电池用负极活性物质以及含有所述负极活性物质的非水电解质二次电池。
技术介绍
近年来，随着便携式电子设备、通讯设备等的显著发展，从经济性与设备的小型化、轻量化的观点考虑，强烈期望一种高能量密度的二次电池。以往，作为这种二次电池的高容量化方案，已知以下方法，例如，在负极材料中使用V、Si、B、Zr、Sn等的氧化物以及它们的复合氧化物(参照，例如，专利文献1、专利文献2)；应用熔融淬冷而成的金属氧化物作为负极材料(参照，例如，专利文献3)；在负极材料中使用氧化硅(参照，例如，专利文献4)；以及，在负极材料中使用Si2N2O和Ge2N2O(参照，例如，专利文献5)等。并且，为了使负极材料具有导电性，有以下方法：将SiO与石墨机械合金化(mechanicalalloying)后进行碳化处理(参照，例如，专利文献6)；利用化学蒸镀法在硅颗粒表面上覆盖碳层(参照，例如，专利文献7)；以及，利用化学蒸镀法在氧化硅颗粒表面上覆盖碳层(参照，例如，专利文献8)。但是，利用上述以往的方法，虽然充放电容量得以提升，能量密度得以提高，但循环性不充分、或不能充分满足市场的需求特性，未必能够符合要求，而且期望进一步提高能量密度。尤其在专利文献4中，使用氧化硅作为锂离子二次电池负极活性物质，虽然获得了高容量的电极，但据本专利技术人了解，由于初次充放电时的不可逆容量较大，循环性未达到实用水平，因此，有改良的余地。并且，关于使负极活性物质具有导电性的技术，在专利文献6中存在以下问题：由于是固体与固体的熔敷，因此无法形成均匀的碳膜(碳被膜)，导电性不充分。并且，在专利文献7的方法中，虽然能够形成均匀的碳膜，但由于使用Si作为负极活性物质，因此，锂离子的吸附或脱附时的膨胀、收缩过大，结果导致不耐实用、循环性降低，因此为了防止这种结果，必须对充电量设置限制。在专利文献8的方法中，虽然确认循环性得以提高，但由于微细的硅结晶的析出、碳覆盖的结构及与基材的融合不充分，而导致经过多次充放电的循环后，容量缓缓降低，一定次数后出现急剧降低的现象，尚不足以用作二次电池。在专利文献9中，使碳膜化学蒸镀在由通式SiOx所表示的氧化硅上，以实现提高容量、循环特性。如果使用如上所述的形成碳膜(石墨膜)而被赋予导电性的负极活性物质，能够获得一种高容量且循环特性良好的电极。已提出将这种负极活性物质，使用连续窑(continuouskiln)，即，回转窑(rotarykiln)进行大量生产(参照，例如，专利文献10)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-174818号公报；专利文献2：日本特开平6-60867号公报；专利文献3：日本特开平10-294112号公报；专利文献4：日本专利第2997741号公报；专利文献5：日本特开平11-102705号公报；专利文献6：日本特开2000-243396号公报；专利文献7：日本特开2000-215887号公报；专利文献8：日本特开2002-42806号公报；专利文献9：日本专利4171897号公报；专利文献10：日本特开2013-8654号公报。
技术实现思路
综上所述，本专利技术提出一种使用回转窑在负极活性物质上形成碳膜(石墨膜)的技术。但是，当使用回转窑在硅粉末上形成碳膜时，如果在内部对硅粉末实行碳膜的形成处理的炉芯管的出口侧的非加热部的长度较长，则颗粒变得容易附着在炉芯管的内壁上，而变得容易引起粉末堵塞。由于所述粉末堵塞而造成的炉芯管内的硅粉末的体积变化，硅粉末与碳源的接触量和硅粉末的热历程(thermalhistory)等会产生偏差，所回收的材料的碳膜(碳被膜)的量和结晶性等的物性的偏差变大。尤其，使用于硅化合物(SiOx：0.5≤x≤1.6)的碳膜的形成步骤时，所回收的材料的碳膜的量和结晶性等的物性会产生偏差。由于将这种物性有偏差的硅粉末作为负极活性物质而使用于二次电池，会存在电池特性恶化的问题。本专利技术是基于所述问题而完成，其目的在于提供一种旋转式筒状炉，利用抑制在炉芯管的内部产生的粉末堵塞，能够大量生产一种非水电解质二次电池用负极活性物质，所述负极活性物质的碳膜的量和结晶性等的偏差少，高容量且循环性高。为了实现上述目的，本专利技术提供一种旋转式筒状炉，其用于在由硅化合物(SiOx：0.5≤x≤1.6)组成的颗粒的表面，通过使有机物气体热分解而形成碳膜，以制造非水电解质二次电池负极活性物质，所述旋转式筒状炉的特征在于，具备：可以旋转的筒状炉芯管，具有用于导入所述颗粒的入口端与用于排出所述已形成有碳膜的颗粒的出口端；以及，加热室，包含用于加热所述炉芯管的加热器；并且，通过一边利用所述加热器加热所述炉芯管，一边使所述炉芯管旋转，将导入至所述炉芯管的内部的所述颗粒进行混合、搅拌，并在所述颗粒的表面上形成所述碳膜，然后将所述已形成碳膜的颗粒从出口端排出，所述炉芯管由位于包含所述加热器的加热室的内部的加热部与位于所述加热室外的非加热部所组成，所述炉芯管的全炉长度A与所述加热部的长度B满足0.4≤B/A＜1，并且，从所述炉芯管的所述出口端到所述加热部为止的距离C与全炉长度A满足0.04≤C/A≤0.35。本专利技术的这种旋转式筒状炉由于能够在硅化合物颗粒表面上连续地覆盖碳膜，因此能够大量生产导电性提高且满足市场需求的特性水平的负极活性物质，并且能够减低生产成本。当B/A小于0.4时，由于热分解反应的时间变短，因此无法形成均匀且良好的碳膜，加热部的长度短，因此容易引起粉末堵塞。并且，两端以轴支撑的旋转式筒状炉无法采用B/A＝1的结构。并且，两端以轴支撑的旋转式筒状炉无法采用C/A小于0.04的结构。并且，当C/A大于0.35时，由于炉芯管的出口端侧的非加热部过长，颗粒附着在炉芯管的内壁上而造成的粉末堵塞变多，从而无法稳定地作业。对此，本专利技术的B/A以及C/A在上述范围内，因此能够抑制炉芯管的内部的粉末堵塞，并且能够获得一种碳膜的量及结晶性等的偏差少、高容量且循环性高的非水电解质二次电池用负极活性物质。此时优选为，本专利技术的旋转式筒状炉的所述炉芯管的直径D与所述加热部的长度B为0.08≤D/B≤0.3。如果D/B为0.08以上，则炉芯管的直径充分增大，处理量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旋转式筒状炉，其用于在由硅化合物组成的颗粒的表面，通过使有机物气体热分解而形成碳膜，以制造非水电解质二次电池负极活性物质，所述硅化合物是SiOx，并且，0.5≤x≤1.6，所述旋转式筒状炉的特征在于，其具备：可以旋转的筒状炉芯管，具有用于导入所述颗粒的入口端、与用于排出所述已形成有碳膜的颗粒的出口端；以及，加热室，包含用于加热所述炉芯管的加热器；并且，通过一边利用所述加热器加热所述炉芯管，一边使所述炉芯管旋转，将导入至所述炉芯管的内部的所述颗粒进行混合、搅拌，并在所述颗粒的表面上形成所述碳膜，然后将所述已形成有碳膜的颗粒从出口端排出，所述炉芯管由位于包含所述加热器的加热室的内部的加热部与位于所述加热室外的非加热部组成，所述炉芯管的全炉长度A与所述加热部的长度B满足0.4≤B/A＜1，并且，自所述炉芯管的所述出口端到所述加热部为止的距离C与所述全炉长度A满足0.04≤C/A≤0.35。
【技术特征摘要】
2014.11.18 JP 2014-2336581.一种旋转式筒状炉，其用于在由硅化合物组成的颗粒的表面，通过使
有机物气体热分解而形成碳膜，以制造非水电解质二次电池负极活性物质，
所述硅化合物是SiOx，并且，0.5≤x≤1.6，所述旋转式筒状炉的特征在于，
其具备：
可以旋转的筒状炉芯管，具有用于导入所述颗粒的入口端、与用于排出
所述已形成有碳膜的颗粒的出口端；以及，
加热室，包含用于加热所述炉芯管的加热器；
并且，通过一边利用所述加热器加热所述炉芯管，一边使所述炉芯管旋
转，将导入至所述炉芯管的内部的所述颗粒进行混合、搅拌，并在所述颗粒
的表面上形成所述碳膜，然后将所述已形成有碳膜的颗粒从出口端排出，
所述炉芯管由位于包含所述加热器的加热室的内部的加热部与位于所述
加热室外的非加热部组成，
所述炉芯管的全炉长度A与所述加热部的长度B满足0.4≤B/A＜1，
并且，自所述炉芯管的所述出口端到所述加热部为止的距离C与所述全
炉长度A满足0.04≤C/A≤0.35。
2.如权利要求1所述的旋转式筒状炉，其中，所述炉芯管的直径D与所
述加热部的长度B为0.08≤D/B≤0.3。
3.如权利要求1所述的旋转式筒状炉，其中，所述炉芯管的材质为耐热
铸钢、以镍基为基底的超合金、镍-钼-铬合金、碳材料、氧化铝、SiC、氧化
镁-碳质、氧化铝-氧化镁-碳质、以及氧化镁-铬质中的任一种。
4.如权利要求2所述的旋转式筒状炉，其中，所述炉芯管的材质为耐热
铸钢、以镍基为基底的超合金、镍-钼-铬合金、碳材料、氧化铝、SiC、氧化
镁...
【专利技术属性】
技术研发人员：高桥广太，古屋昌浩，吉川博树，渡边浩一朗，广瀬贵一，加茂博道，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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