[发明专利]固体颗粒源、处理系统和方法

说明书

本发明涉及固体颗粒源(100a，100b)的各种实施例，其可以包括：容器(104)，所述容器(104)包含用于接收固体颗粒的区域；至少一个电子源(106)，所述至少一个电子源(106)用于以这样的方式将电子引入到所述固体颗粒中，即，所述固体颗粒的通过所述电子引起的静电充电使所述固体颗粒彼此分离，并且使它们在离开所述容器(104)的方向上加速；振动源(110)，所述振动源(110)被构造为将振动耦合到所述区域中以便使所述固体颗粒松散；其中所述电子源包括用于将电子发射到真空发射区域中的发射表面。

技术领域

本发明涉及一种固体颗粒源、处理系统和方法。

背景技术

一般来说，表面可以被涂布以便使它们功能化，例如，以便改变它们的物理和/或化学性质。在蓄电池的领域中，说明性地由活性材料组成的层可以被使用以便确保高容量或离子的高插层能力。举例来说，锂离子蓄电池中的电极被涂布活性材料，所述活性材料对于预定义的层厚度，具有最高的可能的活性表面积以便促进锂离子的插层。在燃料电池的领域中，气体扩散层(GDL)和/或双极板可以被涂布以便提高它们的导电性和/或它们的斥水性。

一般来说，固体颗粒可以被使用以便使表面功能化或它们自己被功能化。举例来说，提高例如耐磨性或耐化学性的表面保护可以借助于固体颗粒来实现。可替代地，增大活性表面积和/或化学反应性的表面激活可以借助于固体颗粒来实现。举例来说，可以借助于固体颗粒生成多孔层。

为了涂覆固体颗粒，将被处理或涂布的表面，根据将被获得的表面积或层厚度，各种方法是已知的。通常，固体颗粒被与粘合剂湿化学地或机械地混合，被涂覆在表面上(例如，通过喷涂、槽模涂布、丝网印刷或所谓的旋涂)，并且在后续处理中被干燥。基于粘合剂的涂布(湿化学涂布)使得可以以低成本实现非常高的生产量，因此是特别经济的且适合于大规模工业制造。处理后的固体颗粒本身可以由功能材料组成，或者它们本身可以是其载体(即，所述固体颗粒可以被涂布功能材料)。举例来说，固体颗粒本身可以同样地借助于涂布功能化以便例如改变它们的物理和/或化学性质。可替代地或另外地，可能有必要涂布功能材料本身，例如，以便化学地使功能材料钝化。固体颗粒本身的涂布应在湿化学涂布之前执行。

然而，与湿化学涂布相比，通常使用的用于涂布固体颗粒的方法具有明显低的生产量与较高的成本。此外，需要额外的措施以便防止固体颗粒在涂布所述固体颗粒的处理期间彼此黏附地结合并且形成团，这些团可能不能再被处理，因此污染固体颗粒材料。举例来说，为了涂布固体颗粒，通常使用特别是所谓的阴极溅射、回弹振动装置或滚筒式流化床制粒机涂布，这些是耗时的。为了补偿这个低生产量，必须使大量涂布设备保持可用，这增大了占地空间、采购成本、维护和人员成本。

因此，固体颗粒的涂布或者利用固体颗粒的涂布构成可能超过大规模工业制造中的经济可行性的限制的主要成本因素。举例来说，在大规模制造中，每一制造设备消耗数百千克的固体颗粒，并且它们本身的涂布可能又需要多个制造设备。

DE 10 2015 116 351 A1描述了例如用于将固体颗粒发射到真空中的方法和装置。

发明内容

根据各种实施例，提供了一种说明性地在固体颗粒涂布和/或利用固体颗粒涂布期间提供较高的生产量的方法、处理系统和固体颗粒源。

说明性地，提供了真空中的固态颗粒的基于电子束的发射，与常规方法相比，该发射提高了生产量，并且降低了成本——而且使得可以实现新的材料组合。说明性地，电子束枪成本有效地提供了高电功率，这使得既可以将大量固体颗粒发射到真空中，又可以可选地产生用于涂布/功能化和/或粘合它们的大量材料蒸汽。

通过固体颗粒，举例来说，将被功能化的表面可以在真空中被涂布。可替代地或另外地，固体颗粒可以在真空中被涂布。而且，在固体颗粒已经被涂布之后，它们可以被以常规的方式涂覆在将被功能化的表面上，例如，借助于湿化学涂布法。