[发明专利]核-壳粒子的制造装置及利用该装置的核-壳粒子制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在液相溶剂存在的状态下向核注入气体、液体及/或固体物质以在核上形成壳的核-壳粒子的制造装置，更优选为使用于锂二次电池的阳极活性物质的核-壳粒子的制造装置及利用该装置的核-壳粒子制造方法。

背景技术

随着移动设备技术的不断开发和对该移动设备的需求的不断增加，作为能源的二次电池的需求也急剧增加。这些二次电池中具有高能量密度和操作电位且使用寿命长、自放电率低的锂二次电池已被商用化且得到广泛使用。

这些锂二次电池的阳极活性物质主要使用锂钴氧化物(LiCoO₂)，除此以外可以考虑使用层状结晶结构的LiMnO₂、尖晶石结构的LiMn₂O₄等的锂钴氧化物和锂镍氧化物(LiNiO₂)、三元体系的LiNixMnyCO(1-x-y)O₂。

通常锂二次电池的阳极活性物质在700℃以上高温下通过固相反应(solidstatereaction)制造。

但，通过所述固相反应制造阳极活性物质时，由于进行物理上的混合和粉碎之后的混合状态不均匀，所以混合和粉碎过程需要进行多次。这样以来，制造活性物质所需的时间大大增加，并且制造成本也会增加。

由此，开发了作为进行水解(hydrolysis)和缩聚反应(condensation)的溶胶凝胶法(sol-gel)和共沉淀法(co-precipitation)的一种典型的湿式制造方法。

其中，共沉淀法通过在碱性共沉淀剂中将含有原料的氯化物、氮化物或硫化物等沉淀为氢氧化物，并对其进行煅烧，从而制造氧化物粉末。通过共沉淀法来制造阳极活性物质时需控制共沉淀剂的pH、温度、搅拌条件。

根据现有共沉淀法来制造阳极活性物质时使用连续搅拌釜反应器(CSTR)，但通过所述CSTR反应器来制造阳极活性物质时不仅很难扩大反应规模(scale-up)，而且根据与反应器内部的涡轮的距离产生涡流的力不一定，并且需要高费用，能量损耗(dissipation)较多，且很难适用于连续工艺。

为了解决上述CSTR反应器中存在的问题，研发出了利用泰勒涡流(Taylorvortex)的反应装置(韩国特许公开第2010-0112843号)。但，该装置用于一般的混合、萃取和化学反应等，而并非用于阳极活性物质的制造。

而且，就常规的阳极活性物质而言，其制造前驱体之后需要进行通过额外的工艺来涂覆由活性物质组成的核的外周面以形成壳的工艺。

发明内容

技术问题

本发明为解决上述问题而作，其目的在于提供一种在液相溶剂存在的状态下向核注入气体、液体及/或固体物质以在核上形成壳的核-壳粒子的制造装置，更优选为使用于锂二次电池的阳极活性物质的核-壳粒子的制造装置。

技术方案

本发明提供一种核-壳粒子的制造装置，其包括：反应器，其包括汽缸、旋转体、驱动部、第一原料注入口与第二原料注入口、排出口、至少一个壳物质注入口、热交换物质移动路径、热交换物质注入口以及热交换物质排出口，所述汽缸向非旋转体的长度方向延伸且为中空结构；所述旋转体与所述汽缸的内壁面相隔一定距离地设置在内侧且向长度方向延伸；所述驱动部连接设置在所述旋转体的一侧末端用于使旋转体旋转；所述第一原料注入口与第二原料注入口以所述汽缸的长度方向为准分别安装在一侧末端的外周面上并与所述汽缸的内部连通；所述排出口设置在与所述第一原料注入口与第二原料注入口相对的汽缸的另一侧末端并与汽缸内部连通；所述至少一个壳物质注入口安装在所述汽缸的外周面上且向汽缸内部供给壳物质；所述热交换物质移动路径安装在所述汽缸的外周面和内周面之间以提供热交换物质移动的路径；所述热交换物质注入口与所述热交换物质移动路径连接设置用于注入热交换物质；所述热交换物质排出口与所述热交换物质移动路径连接设置用于排出热交换物质；

第一存储部，其连接设置在所述反应器的第一原料注入口上；

第二存储部，其连接设置在所述反应器的第二原料注入口上；

固液分离部，其连接设置在所述反应器的排出口，从而将从排出口排出的生成物分离成固体粒子和液体；以及

干燥部，其连接设置在所述固液分离部，以干燥从所述固液分离部分离出来的固体粒子。

而且，本发明提供一种核-壳粒子的制造方法，包括：