[发明专利]一种球形石墨生产工艺流程及其生产系统

说明书

本发明公开了一种球形石墨生产工艺流程及其生产系统，包括步骤一：球形化：将天然石墨送入一台粉碎整形一体机内，进行粉碎整形，合格粒径的颗粒自动流入分级机；步骤二：分级：将步骤一得到的合格粒径石墨粉在分级机中进行分级，粒度小于60μm规格粉料流向分级机物料排出口排到旋风集料器收集，粗颗粒粉料从分级机返料口排出，然后返回进入粉碎整形一体机内继续进行球形化处理；本发明的有益效果是，采用一台粉碎整形一体机来代替多台串联连续粉碎整形工艺，避免粉末内部存在大量的纳米级和亚纳米石墨的细微粒子，提高了产品收率，产品收率在90％以上。

技术领域

本发明涉及一种球形石墨制备方法领域，具体地说涉及锂离子电池负极材料用的球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，即天然石墨往往需要经过多次粉碎、球化整形、分级等工序处理，才能制备出球形石墨。在粉碎、球化整形过程中天然鳞片石墨要经过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，会造成石墨颗粒球形度也不均匀，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，提出了采用一台粉碎整形一体机代替多台粉碎机和整形机，简化了球形石墨的加工次数，工艺简单，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：

一种球形石墨生产工艺流程及其生产系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：球形化：将天然石墨送入一台粉碎整形一体机内，进行粉碎整形，合格粒径的颗粒自动流入分级机；

步骤二：分级：将步骤一得到的合格粒径石墨粉在分级机中进行分级，粒度小于60μm规格粉料流向分级机物料排出口排到旋风集料器收集，粗颗粒粉料从分级机返料口排出，然后返回进入粉碎整形一体机内继续进行球形化处理；

步骤三：成品收集和除尘：粒度大于3μm的规格粉料从步骤二旋风集料器出料口排除进入成品料仓，得到球形石墨，粒度小于3μm的石墨粉从旋风集料器除尘口进入除尘设备。

根据本发明，在步骤一中，所述石墨选自天然鳞片石墨或人造石墨。

根据本发明，在步骤一中，所述石墨原料的粒径为32目～325目，含碳量60％以上。