1. プロジェクトの背景
欧州における新エネルギー電池およびスーパーキャパシタ市場の急速な成長を背景に、フランスの大手材料科学研究所（以下「クライアント」）は、革新的な高性能多孔質炭素前駆体の開発に取り組んでいます。この材料は、高い比表面積と独自の細孔構造を特徴とし、次世代エネルギー貯蔵デバイスの重要な構成要素となります。.
しかし、研究開発からパイロット規模の生産への移行中に、クライアントは重大な技術的課題に直面しました。
- 従来の機械粉砕では多孔質炭素構造が崩壊し、比表面積が大幅に減少しました。.
- 既存 ジェットミル 機器が安定的に制御できなかった 粒子サイズ 10～15 kg/h の高スループットを維持しながら、5～8 μm の狭い範囲内で粒子径分布 (D50) を実現します。.
- 微粉末の収量が低いことが根深い問題でした。.
その結果、クライアントは、低損傷粉砕、狭い粒度分布制御、および高いエネルギー効率を実現できるカスタマイズされた乾式粉砕および分級システムを求めていました。.
2. 技術的な課題
- 素材の感度: 多孔質炭素は脆く、構造的に脆弱であるため、過度の衝撃を受けると微細多孔構造が破壊され、最終的な電気化学的性能が損なわれる可能性があります。.
- 厳格な粒子サイズ要件: 目標粒子径（D50）は5～8μmで、粒子分布は狭く（スパン値が低い）。これは、大きな粒子が電極に影響を及ぼすのを防ぐために不可欠です。 コーティング 均一性を保ち、細かな粉塵による凝集を最小限に抑えます。.
- スループットと精度のバランス: 10～15 kg/h のパイロット/小バッチ生産速度で高い分類精度を維持することは困難であることが判明しました。.
- 微粉末回収: 従来のサイクロン分離器では、対象粒子のサイズが細かいため、5～8 μm の範囲の粉末を効果的に捕捉することが難しく、製品の損失や環境問題につながっていました。.
3. 解決策: エピックパウダー カスタマイズ ジェットミル 多孔質炭素超微粉砕システム
これらの問題点を解決するために、私たちは次のような統合ソリューションを提供しました。 エピックパウダー コアテクノロジー。システムは3つの主要モジュールで構成されています。
3.1 コア粉砕ユニット：エピックパウダージェットミル
- 原理： 超音速ガス衝突を利用します。材料はチャンバー壁に衝突するのではなく、高速ガス流に乗って互いに衝突することで粉砕されます。.
- 利点:
- 摩耗ゼロ＆低汚染： 高純度カーボン材料にとって極めて重要な、金属摩耗による汚染を排除します。.
- 低温粉砕： ガス膨張による冷却効果を利用し、温度上昇による多孔質カーボンの構造変化や酸化リスクを防止します。.
- 制御可能な強度: ノズル圧力と供給速度を調整することで粉砕エネルギーを正確に制御し、細孔構造を保護します。.
3.2 精密分級ユニット：高効率ターボ空気分級機
- 構成： ジェットミルに直接統合された高精度ターボ分級機。.
- 関数： 粗粒子と微粒子をリアルタイムで分離。D50 5～8μmの基準を満たす微粉のみが分級ホイールを通過して集塵システムへ送られ、粗粒子は自動的に粉砕室へ戻り、二次粉砕されます。.
- 効果： 極めて狭い粒度分布を実現し、過大粒子のない D90 の厳格な制御を保証します。.
3.3 革新的な回収ユニット：二次空気付きサイクロン分離器
- 技術的なハイライト: これが今回のケースの核となるイノベーションです。5～8μmの微粉を捕捉する難しさに対処するため、標準的なサイクロンセパレーターの底部に二次空気技術を導入しました。.
- 動作原理:
- 二次空気はサイクロンコーンの下部から接線方向または軸方向に噴射され、上向きのエアカーテンを形成します。.
- このエアカーテンは、沈降した微粉体が中央上昇により再混入（再混入）されるのを防ぎ、乱流干渉を低減することで内部流れ場を最適化します。.
- 5～10μmの超微粒子の収集効率を大幅に向上させ、システム全体の収率を100%以上向上させます。 98%.
4. プロセスパラメータと運用データ
現場での試運転と最適化の後、多孔質炭素超微粉砕システムは次のパラメータの下で安定して動作します。
| パラメータ | 設定 / 結果 | 備考 |
|---|---|---|
| 加工材料 | フランスの多孔質炭素前駆体 | 初期D50 ≈ 40-50 μm |
| 目標粒子サイズ（D50） | 6.2μm | 5～8μmの範囲内で安定的に制御 |
| スループット | 12.5 kg/時 | 10～15 kg/hの設計要件を満たす |
| 分類精度（範囲） | 1.2未満 | 極めて狭い分布 |
| システム収量 | > 98.5% | 二次空気サイクロン技術による |
| 比表面積保持 | > 99% | 粉砕後のBET表面積の損失は無視できるほど小さい |