[发明专利]中值粒径为3-12μm的球形石墨的制备方法及装置

说明书

本发明提供了动力电池用的球形石墨的制备方法及装置，采用超微初粉碎、超微精粉碎和多次超微分级相结合的工艺，制备出的球形石墨球形度好，粒度分布窄(D₅₀为3‑12μm)，振实密度高，满足高端动力电池负极材料的使用要求；而且可以利用制备D₅₀为13‑25μm球形石墨过程中产生的尾料作为制备D₅₀为3‑12μm小粒径球形石墨的原料，石墨原材料的利用率又提高了25％‑35％，且工序流程简单，减少能源消耗，所述装置是将多组粉碎的单台设备首尾相连，原料经一级粉碎后直接进入下一级进行循环粉碎分级，中间设管道输送，整套装置全密封，含尘气流经除尘后集中进入暗沟再进入二次除尘处理，达到无污染排放。

技术领域

本发明属于石墨制备技术领域，涉及一种动力电池用的球形石墨的制备方 法及装置，特别是一种中值粒径D₅₀为3-12μm的球形石墨的制备方法及装置。

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。 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。

近年来，随着电子产品及车载与储能设备对小型化、轻量化及多功能、长 时间驱动化的要求不断提高，对锂离子电池高能量密度化、高倍率性能要求不 断提升。现有的研究表明球形石墨中值粒径越小，球形度越好，则锂离子嵌入 石墨球内和脱出石墨球层内的距离越短，大电流下充放电速度越快，倍率性能 越好，可以满足动力电池的使用要求。目前传统球形石墨的制备工艺采用气流 粉碎机经过多次粗粉碎、精粉碎、球化整形、分级筛选等工序处理，制得球形 石墨的中值粒径(D₅₀)最小为14μm，很难进一步降低球形石墨的中值粒径，无 法满足高端动力电池的使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种动力电池用的球形石墨的制备方法及装置，所述制备方法和装置能有效降低球形石墨粒径，同时提高产品收率；本发明要解决的技术问题是使用天然鳞片石墨、土状石墨制备出D₅₀为3-12μm的球形石墨，满足高端动力电池的高倍率使用需求。

本发明主要通过以下技术方案来解决上述技术问题：

一种球形石墨的制备方法，包括如下步骤：

(1)超微初粉碎：将含碳量90％以上的天然鳞片石墨、土状石墨，送入一 组或多组(例如2～5组)串联的超微初粉碎机组；

(2)超微精粉碎：将步骤(2)收集的石墨粉送入一组或多组(例如3～7 组)串联的超微精粉碎机组；

任选的，(3)纯化、烘干。

根据本发明，步骤(1)中，所述的超微初粉碎机组用于石墨颗粒的粉碎和 分级。所述的超微初粉碎机组包括至少两台超微粉碎机、一台超微分级机及一 台旋风集料器；所述超微粉碎机包括超微粉碎机进料口和超微粉碎机出料口， 所述超微分级机包括超微分级机进料口和超微分级机第一出料口和超微分级机 第二出料口，所述旋风集料器包括旋风集料器进料口、旋风集料器出料口和旋 风集料器除尘出风口；所述至少两台超微粉碎机、一台超微分级机和一台旋风 集料器串联连接，所述超微分级机第一出料口与旋风集料器进料口相连，所述 超微分级机第二出料口与旋风集料器出料口并联接入下一超微初粉碎机组，或 者并联接入超微精粉碎机组的进料口，所述旋风集料器除尘出风口连接除尘设备，例如除尘器和高压离心风机；

根据本发明，步骤(1)中所述的超微粉碎机分级叶轮转速由800rpm逐台增 加至1600rpm，从第2台开始每台转速增加量相等或不等，每台超微粉碎机的粉 碎时间15～25分钟；