專利名稱：一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對天然石墨和人工石墨材料進(jìn)行球形化處理的方法，尤其是對鋰電池負(fù)極用人造石墨和鱗片石墨材料進(jìn)行球形化處理的物理整形方法及相關(guān)生產(chǎn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
石墨材料以其良好的導(dǎo)電性、優(yōu)良的充放電電壓平臺、較高的比容量、和廣泛的來源，在鋰離子電池負(fù)極材料中一直占據(jù)主導(dǎo)地位，成為負(fù)極材料的研究熱點。鋰電池用石墨材料主要分為天然石墨和人造石墨。天然石墨以鱗片石墨為主，人造石墨包括針狀焦、石油 焦、碳納米管和中間相碳微球等。兩種石墨因形成條件及加工工藝的影響，材料結(jié)構(gòu)有所不同，導(dǎo)致材料性能也有較大差異。與人造石墨相比，天然石墨比容量大、工藝簡單、價格相對較低，但穩(wěn)定性差、倍率性能不佳、電解液適應(yīng)性差。為了提高石墨的循環(huán)穩(wěn)定性和振實密度，工業(yè)上把天然石墨做成球形或近球形，但因受其制備工藝的限制，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)率低、能耗大、成本高，且制得球形石墨的球形度不高，產(chǎn)品的性能不理想。人造石墨(中間相碳微球除外)因硬度較大，球形化過程中容易發(fā)生體積粉碎，現(xiàn)有設(shè)備及工藝很難做成球形。目前，國內(nèi)的石墨球形化設(shè)備主要為渦流磨，沒有專業(yè)的整形設(shè)備，整形機(jī)理多為沖擊整形，如果沖擊力過大就會將石墨顆粒打碎，導(dǎo)致產(chǎn)率降低，而對于硬度較大的人造石墨該設(shè)備整形效果不佳，只能起到粉碎作用。國外雖然有其它對石墨進(jìn)行整形的設(shè)備，但是價格昂貴，對人工石墨的整形效果依然不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為提高天然石墨和人工石墨球形化效果及產(chǎn)品得率，提供一種加工工藝并給出該工藝所需的生產(chǎn)系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)，該方法包括以下步驟
(1)超微細(xì)粉碎
利用超微細(xì)高效粉碎系統(tǒng)將天然或人工石墨粉碎至D50為1-35 u m的粒度分布；
(2)整形處理
①批次整形處理把經(jīng)超細(xì)粉碎后的天然或人工石墨投入一臺微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)，在主機(jī)轉(zhuǎn)速100-9000rpm下，處理5_30分鐘后，得到球形化的天然或人工石墨；或
②連續(xù)整形處理把經(jīng)超細(xì)粉碎后的天然或人工石墨由給料機(jī)在50-200kg/h的給料量下投入由2-15臺微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)串聯(lián)組成的連續(xù)整形系統(tǒng)中，在主機(jī)轉(zhuǎn)速100-9000rpm下進(jìn)行整形，在連續(xù)整形系統(tǒng)的出料口得到整形后的天然或人工石墨；
(3)超微細(xì)多級分級
將經(jīng)整形后的天然或人工石墨在超微細(xì)多級分級系統(tǒng)中進(jìn)行高精度多級連續(xù)分級，得到D50為3-35 u m中不同特定粒徑系列的窄粒級球形石墨。所述的天然石墨為天然鱗片結(jié)晶石墨。
所述的人工石墨包括針狀焦、石油焦、碳纖維、碳納米管和中間相碳微球。所述的超微細(xì)高效粉碎機(jī)包括渦流磨、振動磨、球磨和氣流磨。所述的合適的粒度分布為D50為1-35 U m。所述的微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)是由浙鑫新能源有限公司開發(fā)的一種可以對微納米顆粒進(jìn)行整形和物理包覆的設(shè)備，該設(shè)備的整形原理包括沖擊整形和摩擦整形兩種，沖擊和摩擦整形的強(qiáng)度可以通過調(diào)節(jié)主機(jī)轉(zhuǎn)速和循環(huán)通道來控制。所述的微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)主機(jī)的轉(zhuǎn)速可在100-9000rpm內(nèi)調(diào)節(jié)。所述的超微細(xì)多級分級系統(tǒng)是由2-7臺包括射流分級機(jī)、離心式分級機(jī)、渦流式分級機(jī)和轉(zhuǎn)子式分級機(jī)在內(nèi)的分級機(jī)通過串聯(lián)或并聯(lián)組成。本發(fā)明給出的石墨球形化方法，可由連續(xù)型石墨球形化系統(tǒng)或批次型石墨球形化 系統(tǒng)來實現(xiàn)，兩種生產(chǎn)系統(tǒng)都是完全密閉的。兩種生產(chǎn)系統(tǒng)都包括超微細(xì)高效粉碎系統(tǒng)、一臺或多臺微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)組成的批次型或連續(xù)型整形系統(tǒng)、高精度分級系統(tǒng)、產(chǎn)品分級收集系統(tǒng)。超微細(xì)高效粉碎系統(tǒng)的出口與微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)入口連通，微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)出口與高精度分級系統(tǒng)的入口相連通，產(chǎn)品分級收集系統(tǒng)中收集的大顆粒出口通過管道或螺旋輸送與超微細(xì)高效粉碎系統(tǒng)的入口相連。本發(fā)明的制備球形石墨的優(yōu)點在于產(chǎn)品球形化效果好、振實密度大、成品產(chǎn)率高，對于難以整形的人造石墨也有極佳的整形效果，并且制備周期短，加工設(shè)備緊湊，安全環(huán)保。
具體實施例方式實施例I :
本實例利用批次型石墨球形化系統(tǒng)對天然石墨進(jìn)行球形化處理，并生產(chǎn)出D50分別為5、10、15、20iim的四種產(chǎn)品。將50kg天然石墨(-100目)投入超微細(xì)高效粉碎系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)粉碎參數(shù)使出料的D50為23±2 ii m,粉碎后石墨進(jìn)入第一個緩沖倉,通過第一個緩沖倉內(nèi)的自動稱量系統(tǒng)，將IOkg粉碎后的石墨,投入微納米顆粒整形包覆系統(tǒng),在主機(jī)轉(zhuǎn)速為4500rpm下處理5min后，進(jìn)入第二個緩沖倉，然后由第二個緩沖倉內(nèi)的螺旋出料系統(tǒng)進(jìn)入超微細(xì)多級分級系統(tǒng)，經(jīng)分級后最終得到D50為5 ii m的產(chǎn)品9kg、D50為10 y m的產(chǎn)品12kg、D50為15 y m的產(chǎn)品15kg、D50 ^ 20 um 的產(chǎn)品 14kg。實施例2:
本實例利用連續(xù)型石墨球形化系統(tǒng)對人造石墨進(jìn)行球形化處理，并生產(chǎn)出D50分別為10、15、20、25iim的四種產(chǎn)品。將IOOkg人造石墨(-100目)投入超微細(xì)高效粉碎系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)粉碎參數(shù)使出料的D50為25±2 ii m，粉碎后石墨進(jìn)入由9臺微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)組成的石墨球形化系統(tǒng)，系統(tǒng)中微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)主機(jī)轉(zhuǎn)速為5500rpm，經(jīng)超微細(xì)多級分級系統(tǒng)分級后最終得到D50為10 ii m的產(chǎn)品15kg、D50為15 y m的產(chǎn)品27kg、D50為20 y m的產(chǎn)品36kg、D50 為 25iim 的產(chǎn)品 22kg。
權(quán)利要求
1.一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)超微細(xì)粉碎 利用超微細(xì)高效粉碎系統(tǒng)將天然或人工石墨粉碎至D50為1-35 u m的粒度分布； (2)整形處理 ①批次整形處理把經(jīng)超細(xì)粉碎后的天然或人工石墨投入一臺微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)，在主機(jī)轉(zhuǎn)速100-9000rpm下，處理5_30分鐘后，得到球形化的天然或人工石墨；或 ②連續(xù)整形處理把經(jīng)超細(xì)粉碎后的天然或人工石墨由給料機(jī)在50-200kg/h的給料量下投入由2-15臺微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)串聯(lián)組成的連續(xù)整形系統(tǒng)中，在主機(jī)轉(zhuǎn)速100-9000rpm下進(jìn)行整形，在連續(xù)整形系統(tǒng)的出料口得到整形后的天然或人工石墨； (3)超微細(xì)多級分級 將經(jīng)整形后的天然或人工石墨在超微細(xì)多級分級系統(tǒng)中進(jìn)行高精度多級連續(xù)分級，得到D50為3-35 u m中不同特定粒徑系列的窄粒級球形石墨。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的天然石墨為天然鱗片結(jié)晶石墨。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的人工石墨包括針狀焦、石油焦、碳纖維、碳納米管和中間相碳微球。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的超微細(xì)高效粉碎系統(tǒng)包括渦流磨、振動磨、球磨和氣流磨。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)是由浙鑫新能源有限公司開發(fā)的一種可以對微納米顆粒進(jìn)行整形和物理包覆的設(shè)備，該設(shè)備的整形原理包括沖擊整形和摩擦整形兩種，沖擊和摩擦整形的強(qiáng)度可以通過調(diào)節(jié)主機(jī)轉(zhuǎn)速和循環(huán)通道來控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)主機(jī)的轉(zhuǎn)速可在100-9000rpm內(nèi)調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述的超微細(xì)多級分級系統(tǒng)是由2-7臺包括射流分級機(jī)、離心式分級機(jī)、渦流式分級機(jī)和轉(zhuǎn)子式分級機(jī)在內(nèi)的分級機(jī)通過串聯(lián)或并聯(lián)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石墨球形化方法及其生產(chǎn)系統(tǒng)，該方法包括以下三個步驟(1)超微細(xì)粉碎，利用超微細(xì)高能粉碎機(jī)將石墨粉碎至合適粒度；(2)整形處理，利用由一臺或多臺專業(yè)整形設(shè)備-微納米顆粒整形包覆系統(tǒng)組成的批次或連續(xù)型整形系統(tǒng)，對粉碎后的石墨進(jìn)行整形處理。(3)超微細(xì)多級分級，利用超微細(xì)多級分級系統(tǒng)對整形處理后的石墨進(jìn)行高精度多級連續(xù)分級，可得到D50為3-35μm的窄粒級球形石墨。本發(fā)明的優(yōu)點在于產(chǎn)品球形化效果好、振實密度大、成品產(chǎn)率高，對于難以整形的人造石墨也有極佳的整形效果，并且制備周期短，加工設(shè)備緊湊，安全環(huán)保。
文檔編號C01B31/04GK102951633SQ20121047479
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者高博, 姜銀珠, 王偉, 趙夫濤, 李俊峰 申請人:蕪湖浙鑫新能源有限公司