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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-28
(45)【発行日】2024-09-05
(54)【発明の名称】垂直型二次電池正極材焼成装置
(51)【国際特許分類】
F27B 9/02 20060101AFI20240829BHJP
F27B 9/26 20060101ALI20240829BHJP
F27B 9/38 20060101ALI20240829BHJP
F27B 9/39 20060101ALI20240829BHJP
F27B 9/20 20060101ALI20240829BHJP
F27B 9/12 20060101ALI20240829BHJP
F27B 1/02 20060101ALI20240829BHJP
F27D 7/02 20060101ALI20240829BHJP
F27D 9/00 20060101ALI20240829BHJP
F27D 13/00 20060101ALI20240829BHJP
F27D 17/00 20060101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
F27B9/02
F27B9/26
F27B9/38
F27B9/39
F27B9/20
F27B9/12
F27B1/02
F27D7/02 Z
F27D9/00
F27D13/00 B
F27D17/00 101G
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022538298
(86)(22)【出願日】2020-12-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-27
(86)【国際出願番号】 KR2020017411
(87)【国際公開番号】W WO2021125628
(87)【国際公開日】2021-06-24
【審査請求日】2022-06-20
(31)【優先権主張番号】10-2019-0171874
(32)【優先日】2019-12-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】592000691
【氏名又は名称】ポスコホールディングス インコーポレーティッド
(73)【特許権者】
【識別番号】592000705
【氏名又は名称】リサーチ インスティチュート オブ インダストリアル サイエンス アンド テクノロジー
(73)【特許権者】
【識別番号】511038879
【氏名又は名称】ポスコ ケミカル カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100111235
【弁理士】
【氏名又は名称】原 裕子
(72)【発明者】
【氏名】ヤン、 チュンモ
(72)【発明者】
【氏名】フワン、 スン チョル
(72)【発明者】
【氏名】パク、 ユンチョル
(72)【発明者】
【氏名】ジュン、 キヤン
【審査官】村岡 一磨
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０９９４０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１７０１５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００４／０３８０７４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平１０－２３８９５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１２１８５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－１２１６８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４７－０４３４３８（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開平０４－１９３７６７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２７Ｂ ９／０２
Ｆ２７Ｂ ９／２６
Ｆ２７Ｂ ９／３８
Ｆ２７Ｂ ９／３９
Ｆ２７Ｂ ９／２０
Ｆ２７Ｂ ９／１２
Ｆ２７Ｂ １／０２
Ｆ２７Ｄ ７／０２
Ｆ２７Ｄ ９／００
Ｆ２７Ｄ １３／００
Ｆ２７Ｄ １７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
二次電池正極材を垂直方向に移動させて焼成する垂直型二次電池正極材焼成装置であって、上部に位置し内部ガスが排気される排気部、下部に位置し外部ガスが供給される給気部、および前記排気部と前記給気部の間に位置し前記垂直方向に延長された焼成空間を含む垂直型焼成炉；および
前記垂直型焼成炉の前記焼成空間を加熱するヒーター
を含み、
前記二次電池正極材は、前記排気部に投入されて前記焼成空間を経て前記給気部に排出され、
前記焼成空間は、前記排気部と連通する昇温空間、前記給気部と連通する冷却空間、および前記昇温空間と前記冷却空間の間で前記昇温空間および前記冷却空間と連通する温度維持空間を含み、
前記温度維持空間の温度は、前記昇温空間の温度および前記冷却空間の温度に対比して高く、
前記垂直型焼成炉は、前記給気部、前記排気部、および前記焼成空間を形成する四角柱型断熱材をさらに含み、
前記ヒーターは、前記温度維持空間に対応して四角柱型断熱材内部に位置する、垂直型二次電池正極材焼成装置。
【請求項2】
前記ヒーターは、前記温度維持空間のみを加熱する、請求項１に記載の垂直型二次電池正極材焼成装置。
【請求項3】
前記二次電池正極材は、前記焼成空間で前記垂直方向に積層された複数のサヤ（ｓａｇｇｅｒ）に収納され、前記排気部と隣接し、前記複数のサヤのうちの最上層に位置する第１サヤを前記排気部に投入する投入部；および
前記給気部と隣接し、前記複数のサヤのうちの最下層に位置する第２サヤを前記給気部から排出する排出部
をさらに含む、請求項１または２に記載の垂直型二次電池正極材焼成装置。
【請求項4】
前記投入部は、前記排気部に前記第１サヤを移送する第１ローラー；および
前記第１ローラー上の前記第１サヤを前記排気部に押す第１プッシャー
を含み、
前記排出部は、
前記焼成空間で前記複数のサヤのうちの前記第２サヤ上に位置する第３サヤを支持するストッパー；
前記給気部から排出された前記第２サヤを支持するサポーター；
前記サポーターと隣接する第２ローラー；および
前記サポーター上の前記第２サヤを前記第２ローラー上に押す第２プッシャー
を含む、請求項３に記載の垂直型二次電池正極材焼成装置。
【請求項5】
前記二次電池正極材は、グラニュール（ｇｒａｎｕｌｅ）形態またはブリケット（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ）形態である、請求項１から４のいずれか１項に記載の垂直型二次電池正極材焼成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本記載は、垂直型二次電池正極材焼成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、二次電池正極材焼成装置は、正極材を収納したサヤ（ｓａｇｇｅｒ）を焼成炉で材料の特性によって４００℃～１１００℃の温度で焼成する装置である。
【0003】
二次電池正極材焼成装置を用いた焼成工程でサヤに収納された正極材から水蒸気および二酸化炭素ガスなどが発生し、このうちの二酸化炭素ガスの場合、焼成炉雰囲気調節のために使用される酸素や空気に比べて分子量が大きいためサヤ外部に放出されにくい。サヤ内部に残る二酸化炭素ガスは、正極材から焼成された正極活物質表面のリチウム酸化物と化学反応を起こして炭酸リチウムを生成させる問題点がある。
【0004】
従来の二次電池正極材焼成装置は、サヤに収納された正極材から発生した水蒸気および二酸化炭素ガスをサヤ外部に放出させるとともに焼成反応のために、一方向に移動するサヤが位置する焼成空間の下部、上部、および側面に酸素および空気などのガスを供給した。
【0005】
しかし、従来の二次電池正極材焼成装置は、サヤの外部からサヤの内部にガスが流入するサヤのウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）の断面積が、サヤが位置する焼成空間の断面積に対比して非常に小さくて、焼成空間の断面を通過するガスの全体流量中のうち非常に小さな量のみがサヤの内部に流入する問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一実施形態は、二次電池正極材に供給されるガスの流量を増加させて二次電池正極材から発生する二酸化炭素ガス排出を向上させるとともに二次電池正極材の焼成反応を向上させる垂直型二次電池正極材焼成装置を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一側面は、二次電池正極材を垂直方向に移動させて焼成する垂直型二次電池正極材焼成装置であって、上部に位置し内部ガスが排気される排気部、下部に位置し外部ガスが供給される給気部、および前記排気部と前記給気部の間に位置し前記垂直方向に延長された焼成空間を含む垂直型焼成炉、および前記垂直型焼成炉の前記焼成空間を加熱するヒーターを含み、前記二次電池正極材は前記排気部に投入されて前記焼成空間を経て前記給気部に排出され、前記焼成空間は前記排気部と連通する昇温空間、前記給気部と連通する冷却空間、および前記昇温空間と前記冷却空間の間で前記昇温空間および前記冷却空間と連通する温度維持空間を含み、前記温度維持空間の温度は前記昇温空間の温度および前記冷却空間の温度に対比して高い、垂直型二次電池正極材焼成装置を提供する。
【0008】
前記ヒーターは、前記温度維持空間のみを加熱することができる。
【0009】
前記垂直型焼成炉は前記給気部、前記排気部、および前記焼成空間を形成する四角柱型断熱材をさらに含み、前記ヒーターは前記温度維持空間に対応して四角柱型断熱材内部に配置できる。
【0010】
前記二次電池正極材は前記焼成空間で前記垂直方向に積層された複数のサヤ（ｓａｇｇｅｒ）に収納され、前記排気部と隣接し、前記複数のサヤのうちの最上層に位置する第１サヤを前記排気部に投入する投入部、および前記給気部と隣接し、前記複数のサヤのうちの最下層に位置する第２サヤを前記給気部から排出する排出部をさらに含むことができる。
【0011】
前記投入部は、前記排気部に前記第１サヤを移送する第１ローラー、および前記第１ローラー上の前記第１サヤを前記排気部に押す第１プッシャーを含み、前記排出部は、前記焼成空間で前記複数のサヤのうちの前記第２サヤ上に位置する第３サヤを支持するストッパー、前記給気部から排出された前記第２サヤを支持するサポーター、前記サポーターと隣接する第２ローラー、および前記サポーター上の前記第２サヤを前記第２ローラー上に押す第２プッシャーを含むことができる。
【0012】
前記垂直型焼成炉は、前記給気部、前記排気部、および前記焼成空間を形成する円柱型断熱材、および前記円柱型断熱材で前記焼成空間と対向する内壁をさらに含み、前記ヒーターは前記温度維持空間に対応して前記内壁の内部に配置できる。
【0013】
前記二次電池正極材は、前記焼成空間で前記内壁と接触してもよい。
【0014】
前記焼成空間の直径は、前記排気部の直径および前記給気部の直径に対比して大きくてもよい。
【0015】
前記二次電池正極材は、グラニュール（ｇｒａｎｕｌｅ）形態またはブリケット（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ）形態であってもよい。
【発明の効果】
【0016】
一実施形態によれば、二次電池正極材に供給されるガスの流量を増加させて二次電池正極材から発生する二酸化炭素ガス排出を向上させるとともに二次電池正極材の焼成反応を向上させる垂直型二次電池正極材焼成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】一実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置を示した図である。
【図3】一実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置の効果を説明するための図およびグラフである。
【図4】他の実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置を示した図である。
【図5】他の実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置の効果を説明するための図およびグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。本発明は様々の異なる形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。
【0019】
本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一な参照符号を付けるようにする。
【0020】
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を“含む”という場合、これは特別に反対になる基材がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。
【0021】
【0022】
図１は、一実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置を示した図である。
【0023】
図１を参照すれば、一実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置は、グラニュール（ｇｒａｎｕｌｅ）またはブリケット（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ）形態の二次電池正極材ＣＭが収納された複数のサヤＳＡを垂直型焼成炉１００の焼成空間１３０で垂直方向に移動させながら加熱して複数のサヤＳＡに収納された二次電池正極材ＣＭを垂直方向に移動させて焼成する。複数のサヤＳＡの底には焼成空間１３０の下部から上部に移動するガスＧＡが通過する貫通型スリットＳＬが形成されている。
【0024】
一実施形態で、複数のサヤＳＡは垂直型焼成炉１００の焼成空間１３０に垂直方向に多層積層されて移動しているが、これに限定されず、一サヤＳＡが垂直型焼成炉１００の焼成空間１３０に垂直方向に単層で移動できる。
【0025】
垂直型二次電池正極材焼成装置は、昇温区間Ａ１、温度維持区間Ａ２、冷却区間Ａ３を含む。
【0026】
昇温区間Ａ１は、複数のサヤＳＡに収納された二次電池正極材ＣＭの特性によって設定された温度（一例として、４００℃～１１００℃）に昇温される区間である。
【0027】
温度維持区間Ａ２は、設定された温度を維持する区間である。
【0028】
冷却区間Ａ３は、設定された温度から冷却される区間である。
【0029】
垂直型二次電池正極材焼成装置は、垂直型焼成炉１００、ヒーター２００、投入部３００、排出部４００を含む。
【0030】
垂直型焼成炉１００は、排気部１１０、給気部１２０、焼成空間１３０、四角柱型断熱材１４０を含む。
【0031】
排気部１１０は垂直型焼成炉１００の上部に位置し、排気部１１０を通じて垂直型焼成炉１００内部の焼成空間１３０に位置する内部のガスＧＡが外部に排気される。排気部１１０を通じて複数のサヤＳＡに収納された二次電池正極材ＣＭが焼成空間１３０に投入される。排気部１１０を通じて焼成空間１３０から排気される内部のガスＧＡは、給気部１２０を通じて焼成空間１３０に供給された空気および酸素ガスに加えて複数のサヤＳＡに収納された二次電池正極材ＣＭから排出された二酸化炭素ガスおよび水蒸気をさらに含むことができるが、これに限定されない。
【0032】
給気部１２０は垂直型焼成炉１００の下部に位置し、給気部１２０を通じて外部のガスＧＡが垂直型焼成炉１００内部の焼成空間１３０に供給される。給気部１２０を通じて複数のサヤＳＡに収納された二次電池正極材ＣＭが焼成空間１３０から排出される。二次電池正極材ＣＭは、排気部１１０に投入されて焼成空間１３０を経て給気部１２０に排出される。外部のガスＧＡは給気部１２０に投入されて焼成空間１３０を経て排気部１１０に排出される。給気部１２０を通じて焼成空間１３０に供給される外部のガスＧＡは空気および酸素ガスを含むことができるが、これに限定されない。
【0033】
焼成空間１３０は、排気部１１０と給気部１２０の間で排気部１１０および給気部１２０と連通する。焼成空間１３０は、排気部１１０と給気部１２０の間で垂直方向に延長される。焼成空間１３０は二次電池正極材ＣＭが収納された複数のサヤＳＡが垂直方向に移動する空間であり、垂直方向の上部から下部に順次に連通する昇温空間Ｓ１、温度維持空間Ｓ２、冷却空間Ｓ３を含む。
【0034】
昇温空間Ｓ１は、排気部１１０と隣接して排気部１１０と連通する。
【0035】
温度維持空間Ｓ２は、昇温空間Ｓ１と冷却空間Ｓ３の間で昇温空間Ｓ１および冷却空間Ｓ３と連通する。
【0036】
温度維持空間Ｓ２の温度は、昇温空間Ｓ１の温度および冷却空間Ｓ３の温度に対比して高い。
【0037】
冷却空間Ｓ３は、給気部１２０と隣接して給気部１２０と連通する。
【0038】
焼成空間１３０で二次電池正極材ＣＭが収納された複数のサヤＳＡは垂直方向に積層されて垂直方向に移動する。焼成空間１３０で複数のサヤＳＡは焼成空間１３０の上部から下部に移動し、ガスは焼成空間１３０の下部から上部に移動する。即ち、複数のサヤＳＡに収納された二次電池正極材ＣＭは焼成空間１３０で垂直方向に順次に昇温空間Ｓ１、温度維持空間Ｓ２、冷却空間Ｓ３に移動し、ガスＧＡは焼成空間１３０で垂直方向に順次に冷却空間Ｓ３、温度維持空間Ｓ２、昇温空間Ｓ１に移動する。
【0039】
四角柱型断熱材１４０は、給気部１２０、排気部１１０および焼成空間１３０を形成する。四角柱型断熱材１４０の上部には排気部１１０が形成され、四角柱型断熱材１４０の下部には給気部１２０が形成され、四角柱型断熱材１４０の内部には焼成空間１３０が形成される。四角柱型断熱材１４０は四角柱形態を有するが、これに限定されず、円柱、多角柱形態を有することができる。
【0040】
ヒーター２００は、垂直型焼成炉１００の焼成空間１３０を加熱する。ヒーター２００は温度維持空間Ｓ２に対応して位置して温度維持空間Ｓ２のみを加熱することができるが、これに限定されない。ヒーター２００は温度維持空間Ｓ２に対応して四角柱型断熱材１４０の内部に位置する。
【0041】
【0042】
【0043】
投入部３００は、第１ローラー３１０、第１プッシャー３２０を含む。
【0044】
第１ローラー３１０は排気部１１０と隣接し、排気部１１０に第１サヤＳＡ１を移送する。
【0045】
第１プッシャー３２０は、第１ローラー３１０上に位置する第１サヤＳＡ１を排気部１１０に押す。
【0046】
投入部３００は前述の構造に限定されず、複数のサヤＳＡのうちの最上層に位置する第１サヤＳＡ１を排気部１１０に投入する多様な構造を有することができる。
【0047】
排出部４００は給気部１２０と隣接し、複数のサヤＳＡのうちの最下層に位置する第２サヤＳＡ２を給気部１２０から排出する。
【0048】
排出部４００は、ストッパー４１０、サポーター４２０、第２ローラー４３０、第２プッシャー４４０を含む。
【0049】
ストッパー４１０は、焼成空間１３０で複数のサヤＳＡのうちの第２サヤＳＡ２上に位置する第３サヤＳＡ３を支持する。ストッパー４１０は垂直型焼成炉１００の焼成空間１３０に装着できるが、これに限定されない。
【0050】
サポーター４２０は、給気部１２０から排出された第２サヤＳＡ２を支持する。
【0051】
第２ローラー４３０はサポーター４２０と隣接し、第２プッシャー４４０によって移送された第２サヤＳＡ２を外部に移送する。
【0052】
第２プッシャー４４０は、サポーター４２０上の第２サヤＳＡ２を第２ローラー４３０上に押す。
【0053】
排出部４００は前述の構造に限定されず、複数のサヤＳＡのうちの最下層に位置する第２サヤＳＡ２を給気部１２０から排出する多様な構造を有することができる。
【0054】
図３は、一実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置の効果を説明するための図およびグラフである。図３の（Ａ）は、一実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置の垂直型焼成炉を示した図である。図３の（Ｂ）は垂直型焼成炉の焼成空間の垂直高さによる温度を示したグラフであり、ｘ軸は温度を示し、ｙ軸は垂直型焼成炉の焼成空間の垂直高さを示す。図３の（Ｃ）は垂直型焼成炉の焼成空間の垂直高さによる温度および二酸化炭素濃度を示したグラフであり、ｘ軸は温度および二酸化炭素濃度を示し、ｙ軸は垂直型焼成炉の焼成空間の垂直高さを示す。
【0055】
図３の（Ａ）を参照すれば、垂直型焼成炉１００内部の二次電池正極材ＣＭは、焼成空間１３０に垂直方向に積層された複数のサヤＳＡにグラニュール形態に装入されて焼成空間１３０の上部から下部に移動する。垂直型焼成炉１００の給気部１２０を通じて供給されたガスＧＡは、焼成空間１３０の下部から上部に移動して排気部１１０に排気される。焼成空間１３０の下部から上部に移動するガスＧＡは複数のサヤＳＡの底に形成された貫通スリットＳＬを通じてほとんど閉鎖された形態で移動するため、非常に少ないガス流量のみでも複数のサヤＳＡに収納された二次電池正極材ＣＭの焼成工程が完了する。このようなガス供給量節約でガス費用だけでなくガス昇温のためのエネルギー費用も減少する。また、焼成空間１３０に供給された大部分のガスＧＡが二次電池正極材ＣＭ周囲を通過することによって、二次電池正極材ＣＭから発生する二酸化炭素ガスなどがサヤＳＡから容易に排出されるため、焼成反応制御が有利であり、最終的には二次電池正極材ＣＭの焼成品質が向上する。また、このような焼成反応に有利な環境によって、サヤＳＡ内部に収納される二次電池正極材ＣＭの装入量増加および焼成時間短縮などの効果が発生することによって、焼成生産量増加による焼成原価減縮の効果が発生する。
【0056】
図３の（Ａ）および（Ｂ）を参照すれば、ヒーター２００が温度維持空間Ｓ２に対応して焼成空間１３０の温度維持空間Ｓ２のみを加熱しても、焼成空間１３０の下部から上部に移動するガスＧＡによる焼成空間１３０内部の熱伝達によって温度維持空間Ｓ２に対比して昇温空間Ｓ１の温度がさらに上昇（内部熱伝達のみ考慮時温度分布）する可能性があるが、ガスＧＡの移動方向と逆方向である焼成空間１３０の上部から下部に移動する二次電池正極材ＣＭによって焼成空間１３０で熱平衡（ｈｅａｔ ｂａｌａｎｃｅ）が形成され設定温度と類似の温度プロファイル（正極材移送考慮時温度分布）が焼成空間１３０に形成される。
【0057】
図３の（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）を参照すれば、焼成空間１３０に設定温度と類似の温度プロファイルが形成されることによって、焼成空間１３０の上部に位置する昇温空間Ｓ１で二次電池正極材ＣＭから大部分の二酸化炭素ガスが発生し、この二酸化炭素ガスが焼成空間１３０の上部に容易に排出される。
【0058】
即ち、二次電池正極材に供給されるガスの流量を増加させて二次電池正極材から発生する二酸化炭素ガス排出を向上させるとともに二次電池正極材の焼成反応を向上させる垂直型二次電池正極材焼成装置が提供される。
【0059】
また、焼成品質が向上した二次電池正極材を焼成する垂直型二次電池正極材焼成装置が提供される。
【0060】
また、焼成空間で焼成される二次電池正極材の装入量増加および焼成時間短縮によって焼成生産量が増加し焼成原価が減縮された垂直型二次電池正極材焼成装置が提供される。
【0061】
【0062】
図４は、他の実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置を示した図である。
【0063】
図４を参照すれば、他の実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置は、グラニュール（ｇｒａｎｕｌｅ）またはブリケット（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ）形態の二次電池正極材ＣＭを垂直型焼成炉１００の焼成空間１３０で垂直方向に移動させて焼成する。二次電池正極材ＣＭは、垂直型焼成炉１００と接触する。
【0064】
垂直型二次電池正極材焼成装置は、昇温区間Ａ１、温度維持区間Ａ２、冷却区間Ａ３を含む。
【0065】
昇温区間Ａ１は、焼成空間１３０で垂直方向に移動する二次電池正極材ＣＭの特性によって設定された温度（一例として、４００℃～１１００℃も）に昇温される区間である。
【0066】
温度維持区間Ａ２は、設定された温度を維持する区間である。
【0067】
冷却区間Ａ３は、設定された温度から冷却される区間である。
【0068】
垂直型二次電池正極材焼成装置は、垂直型焼成炉１００、ヒーター２００を含む。
【0069】
垂直型焼成炉１００は、排気部１１０、給気部１２０、焼成空間１３０、円柱型断熱材１６０、内壁１７０を含む。
【0070】
排気部１１０は垂直型焼成炉１００の上部に位置し、排気部１１０を通じて垂直型焼成炉１００内部の焼成空間１３０に位置する内部のガスＧＡが外部に排気される。排気部１１０を通じて二次電池正極材ＣＭが焼成空間１３０に投入される。排気部１１０を通じて焼成空間１３０から排気される内部のガスＧＡは給気部１２０を通じて焼成空間１３０に供給された空気および酸素ガスに加えて二次電池正極材ＣＭから排出された二酸化炭素ガスおよび水蒸気をさらに含むことができるが、これに限定されない。
【0071】
給気部１２０は垂直型焼成炉１００の下部に位置し、給気部１２０を通じて外部のガスＧＡが垂直型焼成炉１００内部の焼成空間１３０に供給される。給気部１２０を通じて二次電池正極材ＣＭが焼成空間１３０から排出される。二次電池正極材ＣＭは排気部１１０に投入されて焼成空間１３０を経て給気部１２０に排出される。外部のガスＧＡは給気部１２０に投入されて焼成空間１３０を経て排気部１１０に排出される。給気部１２０を通じて焼成空間１３０に供給される外部のガスＧＡは空気および酸素ガスを含むことができるが、これに限定されない。
【0072】
焼成空間１３０は、排気部１１０と給気部１２０の間で排気部１１０および給気部１２０と連通する。焼成空間１３０は、排気部１１０と給気部１２０の間で垂直方向に延長される。焼成空間１３０は二次電池正極材ＣＭが垂直方向に移動する空間であり、垂直方向である上部から下部に順次に連通する昇温空間Ｓ１、温度維持空間Ｓ２、冷却空間Ｓ３を含む。
【0073】
昇温空間Ｓ１は、排気部１１０と隣接して排気部１１０と連通する。
【0074】
温度維持空間Ｓ２は、昇温空間Ｓ１と冷却空間Ｓ３の間で昇温空間Ｓ１および冷却空間Ｓ３と連通する。
【0075】
温度維持空間Ｓ２の温度は、昇温空間Ｓ１の温度および冷却空間Ｓ３の温度に対比して高い。
【0076】
冷却空間Ｓ３は、給気部１２０と隣接して給気部１２０と連通する。
【0077】
焼成空間１３０で二次電池正極材ＣＭは垂直方向に移動する。焼成空間１３０で二次電池正極材ＣＭは、焼成空間１３０の上部から下部に移動し、ガスＧＡは焼成空間１３０の下部から上部に移動する。即ち、二次電池正極材ＣＭは焼成空間１３０で垂直方向に順次に昇温空間Ｓ１、温度維持空間Ｓ２、冷却空間Ｓ３に移動し、ガスＧＡは焼成空間１３０で垂直方向に順次に冷却空間Ｓ３、温度維持空間Ｓ２、昇温空間Ｓ１に移動する。
【0078】
円柱型断熱材１６０は、給気部１２０、排気部１１０および焼成空間１３０を形成する。円柱型断熱材１６０の上部には排気部１１０が形成され、円柱型断熱材１６０の下部には給気部１２０が形成され、円柱型断熱材１６０の内部には焼成空間１３０が形成される。焼成空間１３０の直径は、排気部１１０の直径および給気部１２０の直径に対比して大きい。焼成空間１３０の直径が排気部１１０の直径および給気部１２０の直径に対比して大きいため、排気部１１０に投入された二次電池正極材ＣＭが焼成空間１３０で広い面積に分散されて二次電池正極材ＣＭから排出された二酸化炭素ガスが焼成空間１３０の下部から上部に移動するガスＧＡによって容易に排気部１１０に排出される。円柱型断熱材１６０は円柱形態を有するが、これに限定されず、多角柱形態を有することができる。
【0079】
内壁１７０は、円柱型断熱材１６０で焼成空間１３０と対向している。内壁１７０は焼成空間１３０に露出される。内壁１７０は二次電池正極材ＣＭと接触し、二次電池正極材ＣＭと接触する内壁１７０の表面はフッ素コーティングなどの表面処理層が形成できる。内壁１７０は円柱型断熱材１６０と焼成空間１３０の間に位置し、焼成空間１３０で円柱型断熱材１６０と二次電池正極材ＣＭ間の干渉による二次電池正極材ＣＭの汚染を防止する。
【0080】
ヒーター２００は、垂直型焼成炉１００の焼成空間１３０を加熱する。ヒーター２００は温度維持空間Ｓ２に対応して温度維持空間Ｓ２のみを加熱することができるが、これに限定されない。ヒーター２００は、温度維持空間Ｓ２に対応して内壁１７０の内部に位置する。
【0081】
図５は、他の実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置の効果を説明するための図およびグラフである。図５の（Ａ）は、他の実施形態による垂直型二次電池正極材焼成装置の垂直型焼成炉を示した図である。図５の（Ｂ）は垂直型焼成炉の焼成空間の垂直高さによる温度および二酸化炭素濃度を示したグラフであり、ｘ軸は温度および二酸化炭素濃度を示し、ｙ軸は垂直型焼成炉の焼成空間の垂直高さを示す。
【0082】
図５の（Ａ）を参照すれば、垂直型焼成炉１００内部の二次電池正極材ＣＭは焼成空間１３０に垂直方向にグラニュールまたはブリケット形態に装入されて焼成空間１３０の上部から下部に移動する。垂直型焼成炉１００の給気部１２０を通じて供給されたガスＧＡは、焼成空間１３０の下部から上部に移動して排気部１１０に排気される。焼成空間１３０の下部から上部に移動するガスＧＡは全ての流量が焼成空間１３０の上部から下部に移動する二次電池正極材ＣＭと接触するため、非常に少ないガス流量のみでも二次電池正極材ＣＭの焼成工程が完了する。このようなガス供給量節約でガス費用だけでなくガス昇温のためのエネルギー費用も減少する。また、焼成空間１３０に供給された全ての流量のガスＧＡが二次電池正極材ＣＭ周囲を通過することによって、二次電池正極材ＣＭから発生する二酸化炭素ガスなどが容易に排気部１１０に排出されるため、焼成反応制御が有利であり、最終的には二次電池正極材ＣＭの焼成品質が向上する。また、このような焼成反応に有利な環境によって、二次電池正極材ＣＭの装入量増加および焼成時間短縮などの効果が発生することによって、焼成生産量増加による焼成原価減縮の効果が発生する。
【0083】
図５の（Ａ）および（Ｂ）を参照すれば、ヒーターが温度維持空間Ｓ２に対応して焼成空間１３０の温度維持空間Ｓ２のみを加熱しても、焼成空間１３０の下部から上部に移動するガスＧＡによる焼成空間１３０内部の熱伝達によって温度維持空間Ｓ２に対比して昇温空間Ｓ１の温度がさらに上昇する可能性があるが、ガスＧＡの移動方向と逆方向である焼成空間１３０の上部から下部に移動する二次電池正極材ＣＭによって焼成空間１３０で熱平衡（ｈｅａｔ ｂａｌａｎｃｅ）が形成されて設定温度と類似の温度プロファイルが焼成空間１３０に形成される。焼成空間１３０に設定温度と類似の温度プロファイルが形成されることによって、焼成空間１３０の上部に位置する昇温空間Ｓ１で二次電池正極材ＣＭから大部分の二酸化炭素ガスが発生し、この二酸化炭素ガスが焼成空間１３０の上部に容易に排出される。
【0084】
即ち、外部ガスの給気と内部ガスの排気を垂直方向に単純化し、外部の二次電池正極材の投入および内部の二次電池正極材の排出を垂直方向に単純化するとともに、二次電池正極材に供給されるガスの流量を増加させて二次電池正極材から発生する二酸化炭素ガス排出を向上させるとともに二次電池正極材の焼成反応を向上させる垂直型二次電池正極材焼成装置が提供される。
【0085】
また、焼成品質が向上した二次電池正極材を焼成する垂直型二次電池正極材焼成装置が提供される。
【0086】
また、焼成空間で焼成される二次電池正極材の装入量増加および焼成時間短縮によって焼成生産量が増加し焼成原価が減縮された垂直型二次電池正極材焼成装置が提供される。
【0087】
以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属するのである。
【符号の説明】
【0088】
１１０ 排気部
１２０ 給気部
１３０ 焼成空間
１００ 垂直型焼成炉
２００ ヒーター
Ｓ１ 昇温空間
Ｓ３ 冷却空間
Ｓ２ 温度維持空間
１２０ 給気部
１３０ 焼成空間
１００ 垂直型焼成炉
２００ ヒーター
Ｓ１ 昇温空間
Ｓ３ 冷却空間
Ｓ２ 温度維持空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
