[发明专利]一种锂离子电池碳负极材料研磨整形工艺流程及其生产系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种球形石墨粉制备方法领域，具体地说涉及锂离子电池负极材料用的整形石墨的加工方法和设备。

背景技术

锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，成为上世纪九十年代以来继镍氢电池之后的新一代二次电池。在锂离子电池技术开发过程中，电池品质不断得到提高，生产成本不断下降。在对锂离子电池技术进步的贡献中负极材料起了很大作用。目前商品化锂离子电池的负极材料仍然是石墨类材料占主导地位，其中天然石墨因其高的充放电容量、良好的充放电平台、来源广泛、成本低而得到广泛应用。但天然石墨首次不可逆容量损失大和循环过程中容量衰减快是其致命缺点。为了改善天然石墨的电化学性能，需要对天然石墨材料表面进行改性处理，各种改性石墨首先要将天然鳞片石墨进行粉碎并分级加工成球形颗粒，提高振实密度。中国专利申请CN101976735A把天然石墨经过多次低速、高速粉碎和打磨制成球形颗粒；中国专利申请CN1558458A把天然石墨经过多次高速、低速粉碎和打磨制成球形颗粒；中国专利申请CN101905883A采用把多台气流粉碎机连接起来制备球形石墨；中国专利申请CN101367518A将天然鳞片石墨在机械粉碎机内对石墨进行初级粉碎，再连接到多台串联整形分级机进行循环研磨整形及分级制备出球形石墨；中国专利申请CN101850965A将天然鳞片石墨经过5台串联气流粉碎机组和14台串联球化机组处理后，制备出球形石墨。

上述发明有一个共性，即，天然鳞片石墨都要经过10～30多次的粉碎和上万次的碰撞及切削摩擦，这样会造成粉末内部存在大量的纳米级和亚纳米石墨的细微粒子，粉末粒径分布范围宽，使其比表面积增加。物料在多台整形机之间的流动速度不均匀，会造成石墨颗粒成型度也不均匀，就会产生大长径比的片状颗粒或棒状不规则的颗粒，从而导致首次不可逆容量和内阻增加。另外粉碎整形时间和次数增加，使产品收率下降，耗电量增加，使生产成本大幅提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的球形石墨粉制备工艺复杂且产品质量不均匀、成品收率低、耗电量大、生产成本高的缺陷，提出了采用一种带内分级装置的超微细研磨粉碎机来代替多台气流粉碎机实现初级粉碎，采用多台石墨整形机组成的并联型整形系统，简化了球形石墨的加工次数，工艺简单，分级控制精度高，粉末粒度分布窄，制得的天然球形石墨粉质量稳定。设备紧凑，占地面积小，是国内同等产量下最短的生产线。能耗低且产品生产率高，不会对环境造成污染。

本发明通过如下技术方案实现：

一种锂离子电池碳负极材料研磨整形工艺方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将石墨送入一台内分级超微细研磨粉碎机内，在内分级涡轮的转动下，合格粒径的颗粒随气流自动流出，粗粒落到粉碎区继续粉碎直至合格；

步骤二：将步骤一得到的合格粒径石墨粉随气流自动流入离心分级机，粒度小于35μm规格粉料经气流分级机物料排出口排到旋风集料器收集，粗粒粉料从返料口排出；任选地，

步骤三：将步骤二收集的石墨粉送入过渡料仓，通过过渡料仓的螺旋喂料系统将物料送入石墨整形机进行整形，优选送入多台石墨整形机进行整形，得到球形化的石墨。

根据本发明，所述石墨选自天然鳞片石墨或人造石墨。

根据本发明，所述石墨原料的粒径为32目～325目，含碳量90%以上。

根据本发明，在步骤一中，所述石墨通过密闭料仓送入内分级超微细研磨粉碎机内。优选所述石墨经压力为0.3～0.6MPa的高压密封管道送入密闭料仓。

根据本发明，所述密闭料仓上的加料系统采用螺杆加料方式，由变频控制电机转速，从而实现定量喂料。

根据本发明，所述超微细研磨粉碎机是内分级式球磨机、内分级式超细磨机、内分级式超微冲击磨，优选山东潍坊精华粉体设备有限公司生产的CXM400型超细磨。所述粉碎机可市售获得。

根据本发明，所述超微细研磨粉碎机的转速为500－3500rpm/min，所述超微细研磨粉碎机中内分级涡轮转速为200－600rpm/min，研磨时间为20～40分钟。

根据本发明，调节超微细研磨粉碎机粉碎参数，可以生产出不同粒度要求的产品，粒度调整范围优选为5-45μm，优选为5-35μm，更优选10-25μm。