[发明专利]球形石墨的制备方法及装置

说明书

本发明提供了球形石墨的制备方法及装置，所述方法是采用初粉碎、精粉碎和整形相结合，生产出D₅₀为13‑25μm的球形石墨，石墨原材料的利用率由原来的30％‑40％提高到50％以上，且球形度好，振实密度高，满足容量型电池负极材料的使用要求；采用超微初粉碎、超微精粉碎和整形相结合，首次用D₅₀为13‑25μm球形石墨产生的尾料生产出D₅₀为3‑12μm小粒径球形石墨，石墨原材料的利用率又提高了25％‑35％，且球形度好，振实密度高，满足倍率型电池负极材料的使用要求；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，涉及一种锂离子电池用球形石墨的制备方法及装置，特别是一种高收率低成本的球形石墨的制备方法及装置。

背景技术

锂离子电池具有比容量高、工作电压高、安全性好、无记忆效应等一系列的优点，广泛应用于笔记本电脑、移动电话和仪器仪表灯诸多便携式电子仪器设备中。随着新能源汽车的普及，其应用范围已拓展到电动车汽车等领域。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、高倍率性能的要求不断提升。

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。中国专利申请文献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；中国专利申请文献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；中国专利申请文献CN101905883A采用多台气流粉碎机连接起来制备球形石墨；中国专利申请文献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；中国专利申请文献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，即天然石墨往往需要经过多次粉碎、球化整形、分级筛选等工序处理，得到中值粒径(D₅₀)为14-25μm的球形石墨，该粒径范围内的球形石墨只能用来制备容量型锂离子电池负极材料，而不能用来制备倍率型锂离子电池负极材料，且收率一般只有30-40％，剩余的60-70％的石墨微粉尾料仅能作为廉价的冶金增碳剂或耐火材料使用，导致资源的浪费，增加企业的成本压力。因此，需要开发新的球形石墨生产工艺，提高产品收率，降低成本，且能制备出D₅₀为3-25μm的球形石墨，满足锂电行业对不同D₅₀球形石墨的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高收率低成本的球形石墨的制备方法及装置，要解决的技术问题是使用天然石墨制备出D₅₀为3-25μm的球形石墨，满足锂电行业对不同粒径球形石墨的需求。

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)初粉碎：将粒度为0.074～0.8mm、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2～4组)串联的初级粉碎机组；

(2)精粉碎：将步骤(1)处理后的石墨粉送入一组或多组(例如1～3组)串联的次级粉碎机组；

(3)整形：将步骤(2)处理后的石墨粉送入一组或多组(例如1～3组)串联的末级粉碎机组；