[发明专利]中位径11-16μm的球形石墨及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨粉，具体地说是一种中位径为11-16μm的球形石墨及其制备方法。

背景技术

石墨材料作为锂离子电池负极材料具有良好的导电性、优良的充放电电压平台、较高的比容量以及低廉的价格等优点，所以一直是负极材料的研究热点，已在商品化锂离子电池中广泛使用。许多研究表明，石墨颗粒的形状、晶体结构、表面结构、杂质含量等都与石墨材料的电化学性能及嵌锂性能有密切关系。而石墨的来源和加工过程不同，其上述的物理化学性能也不同。电极材料本身的结构是决定锂离子电池高倍率充放电能力的一个重要因素，所以在研究和生产过程中欲得到嵌锂性能良好的石墨负极材料，就必须有效控制其多方面的物理化学指标，才能获得综合性能较好的电极材料。石墨颗粒的球形化处理对提高天然石墨粉的电性能有着重要的意义，石墨颗粒球形度越好，电性能就越好。而现有的球形石墨由于其制备工艺的限制，生产产率低、能耗大、成本高，且制得球形石墨的球形度不高，产品的性能不理想，无法满足技术发展的需要，导致电池的充放电时间、待机时间和使用寿命不理想。作为动力汽车电池使用时还导致蓄电量小，易产生过热现象，安全性及实用性低。中国专利申请号97193389.8公开了一种适于在锂离子二次电池的负极中使用的石墨粉，在石墨粉表面上的闭合端部结构(表面闭合端部结构)具有由几对C平面层组成的分层形式，C平面层在邻接层周围在其端部处闭合。在两个相邻分层闭合端部结构之间，保持有在C平面层端部开口的一个“空隙”，开口空隙的密度(对应于分层闭合端部结构的密度)显著影响具有石墨粉形成的负极的锂离子二次电池的放电容量。但是，其要求石墨粉具有非常小的比表面积，而比表面积过小将导致电池可逆容量的减小。

振实密度，即在规定条件下容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量。球形石墨的振实密度大小是影响其性能的重要因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种中位径11-16μm的球形石墨的制备方法，制得的球形石墨产品球形度高、电化学性能好。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：中位径11-16μm的球形石墨的制备方法，采用由气流涡旋粉体细化机和气流涡旋分离器组成的五级粉体细化机组，和由气流涡旋球化机及球化分级装置组成的十四级球化机组顺序串接，制备方法如下：

步骤一、将粒径为50目--325目、碳量60％以上的鳞片石墨原料送入第一级气流涡旋粉体细化机进行粉体的细化过程，气流涡旋粉体细化机中的粉体细化盘转速为每分钟2000-2950转，气流涡旋粉体细化机中的内分级机叶轮转速为每分钟50-400转，1-5分钟后，将石墨粉送入旋风分离器，分离出粒径＞2.5μm的石墨粉，粒径＞2.5μm的石墨粉送入下一级气流涡旋粉体细化机继续实施粉体的细化过程，分离出的石墨粉尘送入脉冲粉尘回收装置；

步骤二、由步骤一分离出的粒径＞2.5μm的石墨粉送入第二级气流涡旋粉体细化机继续实施粉体的细化过程，气流涡旋粉体细化机中的粉体细化盘转速为每分钟2000-2950转，气流涡旋粉体细化机中的内分级机叶轮转速为每分钟300-600转，粉体细化过程的时间为1-5分钟，经过细化的石墨粉送入旋风分离器，分离出粒径＞2.5μm的石墨粉，粒径＞2.5μm的石墨粉送入下一级气流涡旋粉体细化机继续实施粉体的细化过程，分离出的石墨粉尘送入脉冲粉尘回收装置；

步骤三、由步骤二分离出的粒径＞2.5μm的石墨粉依次经过第三级和第四级气流涡旋粉体细化机实施粉体的细化过程并经过旋风分离器进行分离，其粉体的细化和分离的方法和技术参数与步骤二所述过程相同；

步骤四、由步骤三分离出的粒径＞2.5μm石墨粉，送入第一级气流涡旋球化机进行球化，气流涡旋球化机的转速为每分钟3000-4800转，气流涡旋球化机中的叶轮转速为每分钟200-400转，在气流涡旋球化机中利用湍流、涡流的带动石墨粒子产生团聚、碰撞、摩擦、剪切作用对石墨粉进行球化，1-3分钟后，将经过球化的石墨粉送入球化分级机，在球化分级机的叶轮转速为每分钟3000-5200转的条件下利用湍流、涡流带动石墨粉实施团聚、碰撞、摩擦和分流，进行二次球化和分级，经球化分级机分离出粒径2.5-42μm的石墨粉，粒径2.5-42μm的石墨粉送入下一级气流涡旋球化机继续球化，分离出的石墨粉尘送入脉冲粉尘回收装置；

步骤五、由步骤四分离出的粒径为2.5-42μm的石墨粉依次经过第二级至第十三级气流涡旋球化机和球化分级机，其球化和分级的方法和技术参数与步骤四所述过程相同；