[发明专利]循环整形分级制备天然球形石墨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨粉制备方法，尤其是锂离子二次电池负极使用的石墨粉的制备方法。

背景技术

随着全球能源的紧张，节能型的锂电池行业得到了前所未有的发展，各种耗能大的电池逐渐被锂电池所代替。锂离子二次电池以其电压高、安全性能好、无记忆效应、循环寿命长和无环境污染等优点而获得广泛应用。随着便携式电产品的发展，人们对其中所用电池的要求越来越高，主要体现为体积小、用电时间长、高速率充放电性能佳以及使用寿命长，尤其是近两年大力发展的电动自行车、电动汽车以及常见的电动工具所需的动力电池，对高速率充放电性能要求很高。

石墨是锂离子二次电池中最常用的负极材料，其中天然球形石墨由于其良好的导电性、循环次数多、可逆容量大、能量好、成本低等优点，逐渐代替了以往的人造石墨。在控制天然球形石墨的规格要求时，目前常用的方法有筛分筛选法，该方法工艺复杂，质量控制环节漏洞较多，精度低；另外整形分级机在制备天然球形石墨中也逐渐得到了应用，但目前常用的制备工艺采用单机制备，采用单台整形分级机存在的问题是：当产品要求较细时，需要对此对石墨进行整形分级，因此当整形分级机通过一遍整形分级后，需要将制得的石墨粉重新收集，再次投料进行整形分级，每次投料的时间需要1小时左右，如果整形分级10次，仅投料就需要10小时左右的时间，同时还耗费了大量的人力和物料，降低了生产效率，并且投料过程中容易造成粉尘污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的天然球形石墨粉的制备方法工艺复杂且制得的产品质量不均匀、成产效率低的缺陷，提出了一种利用循环整形分级制备天然球形石墨的方法，其工艺简单，分级控制精度高，制得的天然球形石墨粉质量稳定，更彻底地清除其中的杂质，固定含碳量高，同时提高了生产效率，不会对生产环境造成污染。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种循环整形分级制备天然球形石墨的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将粒度为80目至200目的天然鳞片石墨放入机械粉碎机内进行初级粉碎，粉碎时间为30分钟至1小时，使粉碎后的石墨颗粒的平均粒径在10um—80um之间；

(2)粉碎后的石墨经过管路直接联入整形分级机中，对石墨颗粒进行研磨，通过检测装置对球化整形后的石墨颗粒进行检测，调整变频使超细颗粒进入全风集料器，将符合要求即粒径在10um—80um，形状为球形或土豆形的天然球形石墨颗粒通过旋风集料器收集，并由星型光风器排出；

(3)经第一台整形分级机整形分级后的不符合要求的产品通过管路联入第二台整形分级机中，再进行球化研磨整形，整形后通过检测装置检测分级，将合格的产品收集，不合格的产品联入下一台整形分级机，即依次循环进行整形分级，直至合格；

(4)通过上述循环研磨整形6—8小时，利用检测装置分级，将超细的和形状不规则的细粒分离出去，并收集符合要求的天然球形石墨；

(5)采用超声波对符合要求的天然球形石墨分离杂质。

本发明中，所述的整形分级机为卧式分级机或气流涡旋微粉机，循环整形分级过程中需要8—20台整形分级机，实际生产中根据整形分级过程中使用的检测装置对石墨颗粒的粒径、形状等检测结果确定。合格的石墨颗粒的粒径应当在10um—80um之间，其形状应当为球形或土豆形。

上述的检测装置包括激光粒度仪、显微成像仪、密度仪和比表面积仪，其中激光粒度仪、显微成像仪和比表面积仪分别用于测量石墨颗粒的粒径、形状和表面积，密度仪用于检测天然球形石墨粉的振实密度。整形分级过程中，通过上述检测设备严格控制天然球形石墨颗粒的粒度、形状等，将符合要求的石墨颗粒收集，未符合要求的颗粒继续进行整形分级，保证了天然球形石墨的质量，且质量稳定性较好。

整形分级后的石墨粉通过超声波分离杂质，进一步提高了天然球形石墨粉的纯度及质量稳定性。