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公開番号2025017673
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023120830
出願日2023-07-25
発明の名称カーボンナノ材料生成装置
出願人国立大学法人東海国立大学機構,NU-Rei株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類C23C 16/44 20060101AFI20250130BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】ダストの発生が防止されたカーボンナノ材料生成装置を提供する。
【解決手段】カーボンナノ材料生成装置は、被処理体が配置され、炭素源ガスと水素が供給される反応室と、反応室内に誘導結合プラズマを発生させるプラズマ生成装置と、を有し、被処理体にカーボンナノ材料を形成するカーボンナノ材料生成装置である。反応室は開口を有し、プラズマ生成装置は、開口を密封するように設けられ、金属板である高周波アンテナを有し、高周波アンテナは反応室の外側に配置され、反応室の内部に、その周囲においてラジカルを失活させず、ダストを発生させない材料であってメッシュ状の形状を有したダスト防止材が配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被処理体が配置され、炭素源ガスと水素が供給される反応室と、前記反応室内に誘導結合プラズマを発生させるプラズマ生成装置と、を有し、前記被処理体にカーボンナノ材料を形成するカーボンナノ材料生成装置であって、
前記反応室は開口を有し、
前記プラズマ生成装置は、前記開口を密封するように設けられ、金属板である高周波アンテナを有し、前記高周波アンテナは前記反応室の外側に配置され、
前記反応室の内部に、その周囲においてラジカルを失活させず、ダストを発生させない材料であってメッシュ状の形状を有したダスト防止材が配置されている、カーボンナノ材料生成装置。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記ダスト防止材は、前記反応室の内壁面の少なくとも一部を覆う、請求項１に記載のカーボンナノ材料生成装置。
【請求項３】
前記ダスト防止材は、前記反応室の内部に配置され、前記被処理体の少なくとも一部を覆う容器である、請求項１に記載のカーボンナノ材料生成装置。
【請求項４】
前記ダスト防止材のメッシュの目の大きさは、０．０５～０．０９ｍｍである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカーボンナノ材料生成装置。
【請求項５】
互いにメッシュの目の大きさが異なる２以上の前記ダスト防止材が重ねられて配置されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカーボンナノ材料生成装置。
【請求項６】
前記ダスト防止材は、周期的な凹凸を有する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のカーボンナノ材料生成装置。
【請求項７】
前記ダスト防止材の表面は、ＯＨ基で修飾されている、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のカーボンナノ材料生成装置。
【請求項８】
前記ダスト防止材は、プラスにチャージされている、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のカーボンナノ材料生成装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、カーボンナノ材料生成装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、リチウムイオン二次電池は、電子機器、電気機器などを駆動する二次電池として広く使用されている。特許文献１には、正極、負極、セパレータ、非水電解液を有するリチウムイオン二次電池が開示されている。正極活物質としてコバルト酸リチウムやニッケル酸リチウム、負極活物質としてカーボンを用いることが記載されている。カーボン材料には、グラファイトが用いられることが多い。グラファイトの場合、六員環の炭素原子６個当たり１個のリチウムイオンを吸蔵、放出することができる。
【０００３】
リチウムイオン二次電池の出力向上や動作時間向上のためには重量エネルギー密度の向上が必要であり、正極活物質や負極活物質のリチウムイオン吸蔵量を増やすことが必要である。
【０００４】
負極活物質のリチウムイオンの吸蔵量を増やすため、負極活物質としてグラファイトに替えてカーボンナノ材料を用いることが検討され、研究開発が進められている。カーボンナノ材料は、カーボンナノウォール、カーボンナノチューブ、カーボンナノフレーク、カーボンナノフラワー、フラーレン、ダイヤモンドなどである。
【０００５】
特許文献２には、カーボンナノウォールをリチウムイオン二次電池の負極材として用いることが記載されている。また、カーボンナノウォールの形成により反応室の内壁面に炭素材料が付着するため、洗浄して除去することが記載されている。また、カーボンナノウォールの成長工程と反応室の洗浄工程を繰り返してカーボンナノウォールを形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第２６６８６７８号公報
国際公開第２０２１／２０１１９９号
国際公開第２０１３／１４６１８２号
特開２０１８－１８６１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
負極集電体上にカーボンナノウォールをプラズマＣＶＤ法によって形成すると、成膜中に気相でダストが発生したり、反応室の内壁に付着物が生成したりする。これらのダストや付着物は成膜中に落下してカーボンナノウォールに付着し、カーボンナノウォールの品質や均一性を劣化させ、製品歩留まりを著しく損なってしまう。
【０００８】
カーボンナノウォールにダストが付着しないように、特許文献２のようにカーボンナノウォールの成長工程と洗浄工程を繰り返すことも考えられるが、工程数が増大し時間と手間がかかってしまう。
【０００９】
また、反応室の内壁に防着板を設けることも考えられるが、防着板自体に付着物が付く可能性があり、防着板から落下した付着物がカーボンナノウォールに落下してしまう恐れがある。したがって、ダストや付着物の発生を抑制する技術が求められていた。
【００１０】
本開示は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ダストの生成が抑制されたカーボンナノ材料生成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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