[發明專利]一種球形石墨生產工藝流程及其生產系統

在審

• 申請號: 202010968682.0
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112110444A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 葉雨佐;吳其修;王憲
• 申請（專利權）人: 廣東東島新能源股份有限公司;湛江市聚鑫新能源有限公司
• 主分類號: C01B32/21
• 分類號: C01B32/21;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 高寧馨

本發明公開了一種球形石墨生產工藝流程及其生產系統，包括步驟一：球形化：將天然石墨送入一臺粉碎整形一體機內，進行粉碎整形，合格粒徑的顆粒自動流入分級機；步驟二：分級：將步驟一得到的合格粒徑石墨粉在分級機中進行分級，粒度小于60μm規格粉料流向分級機物料排出口排到旋風集料器收集，粗顆粒粉料從分級機返料口排出，然后返回進入粉碎整形一體機內繼續進行球形化處理；本發明的有益效果是，采用一臺粉碎整形一體機來代替多臺串聯連續粉碎整形工藝，避免粉末內部存在大量的納米級和亞納米石墨的細微粒子，提高了產品收率，產品收率在90％以上。

技術領域

本發明涉及一種球形石墨制備方法領域，具體地說涉及鋰離子電池負極材料用的球形石墨的加工方法和設備。

背景技術

鋰離子電池因其工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、自放電小、無記憶效應等優點，成為上世紀九十年代以來繼鎳氫電池之后的新一代二次電池。在鋰離子電池技術開發過程中，電池品質不斷得到提高，生產成本不斷下降。在對鋰離子電池技術進步的貢獻中負極材料起了很大作用。目前商品化鋰離子電池的負極材料仍然是石墨類材料占主導地位，其中天然石墨因其高的充放電容量、良好的充放電平臺、來源廣泛、成本低而得到廣泛應用。但天然石墨首次不可逆容量損失大和循環過程中容量衰減快是其致命缺點。為了改善天然石墨的電化學性能，需要對天然石墨材料表面進行改性處理，各種改性石墨首先要將天然鱗片石墨進行粉碎并分級加工成球形顆粒，提高振實密度。中國專利申請CN101976735A把天然石墨經過多次低速、高速粉碎和打磨制成球形顆粒；中國專利申請CN1558458A把天然石墨經過高速、低速粉碎和打磨制成球形顆粒；中國專利申請CN101905883A采用把多臺氣流粉碎機連接起來制備球形石墨；中國專利申請CN101367518A將天然鱗片石墨在機械粉碎機內對石墨進行初級粉碎，再連接到多臺串聯整形分級機進行循環研磨整形及分級制備出球形石墨；中國專利申請CN101850965A將天然鱗片石墨經過5臺串聯氣流粉碎機組和14臺串聯球化機組處理后，制備出球形石墨。

上述發明有一個共性，即天然石墨往往需要經過多次粉碎、球化整形、分級等工序處理，才能制備出球形石墨。在粉碎、球化整形過程中天然鱗片石墨要經過上萬次的碰撞及切削摩擦，這樣會造成粉末內部存在大量的納米級和亞納米石墨的細微粒子，粉末粒徑分布范圍寬，使其比表面積增加。物料在多臺整形機之間的流動速度不均勻，會造成石墨顆粒球形度也不均勻，就會產生大長徑比的片狀顆粒或棒狀不規則的顆粒，從而導致首次不可逆容量和內阻增加。另外整形時間和次數增加，使產品收率下降，耗電量增加，使生產成本大幅提高。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的球形石墨制備工藝復雜且產品質量不均勻、成品收率低、耗電量大、生產成本高的缺陷，提出了采用一臺粉碎整形一體機代替多臺粉碎機和整形機，簡化了球形石墨的加工次數，工藝簡單，制得的天然球形石墨粉質量穩定。設備緊湊，占地面積小，是國內同等產量下最短的生產線。能耗低且產品生產率高，不會對環境造成污染。

本發明通過如下技術方案實現：

一種球形石墨生產工藝流程及其生產系統，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一：球形化：將天然石墨送入一臺粉碎整形一體機內，進行粉碎整形，合格粒徑的顆粒自動流入分級機；

步驟二：分級：將步驟一得到的合格粒徑石墨粉在分級機中進行分級，粒度小于60μm規格粉料流向分級機物料排出口排到旋風集料器收集，粗顆粒粉料從分級機返料口排出，然后返回進入粉碎整形一體機內繼續進行球形化處理；

步驟三：成品收集和除塵：粒度大于3μm的規格粉料從步驟二旋風集料器出料口排除進入成品料倉，得到球形石墨，粒度小于3μm的石墨粉從旋風集料器除塵口進入除塵設備。

根據本發明，在步驟一中，所述石墨選自天然鱗片石墨或人造石墨。

根據本發明，在步驟一中，所述石墨原料的粒徑為32目～325目，含碳量60％以上。