專利名稱：一種石墨球形化方法及其生產系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及對天然石墨和人工石墨材料進行球形化處理的方法，尤其是對鋰電池負極用人造石墨和鱗片石墨材料進行球形化處理的物理整形方法及相關生產系統。
背景技術：
石墨材料以其良好的導電性、優良的充放電電壓平臺、較高的比容量、和廣泛的來源，在鋰離子電池負極材料中一直占據主導地位，成為負極材料的研究熱點。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，材料結構有所不同，導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，但穩定性差、倍率性能不佳、電解液適應性差。為了提高石墨的循環穩定性和振實密度，工業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，導致產品產率低、能耗大、成本高，且制得球形石墨的球形度不高，產品的性能不理想。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生體積粉碎，現有設備及工藝很難做成球形。目前，國內的石墨球形化設備主要為渦流磨，沒有專業的整形設備，整形機理多為沖擊整形，如果沖擊力過大就會將石墨顆粒打碎，導致產率降低，而對于硬度較大的人造石墨該設備整形效果不佳，只能起到粉碎作用。國外雖然有其它對石墨進行整形的設備，但是價格昂貴，對人工石墨的整形效果依然不佳。
發明內容
本發明的目的是為提高天然石墨和人工石墨球形化效果及產品得率，提供一種加工工藝并給出該工藝所需的生產系統。為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案
一種石墨球形化方法及其生產系統，該方法包括以下步驟
(1)超微細粉碎
利用超微細高效粉碎系統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批次整形處理把經超細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，在主機轉速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連續整形處理把經超細粉碎后的天然或人工石墨由給料機在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串聯組成的連續整形系統中，在主機轉速100-9000rpm下進行整形，在連續整形系統的出料口得到整形后的天然或人工石墨；
(3)超微細多級分級
將經整形后的天然或人工石墨在超微細多級分級系統中進行高精度多級連續分級，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。所述的超微細高效粉碎機包括渦流磨、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是由浙鑫新能源有限公司開發的一種可以對微納米顆粒進行整形和物理包覆的設備，該設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度可以通過調節主機轉速和循環通道來控制。所述的微納米顆粒整形包覆系統主機的轉速可在100-9000rpm內調節。所述的超微細多級分級系統是由2-7臺包括射流分級機、離心式分級機、渦流式分級機和轉子式分級機在內的分級機通過串聯或并聯組成。本發明給出的石墨球形化方法，可由連續型石墨球形化系統或批次型石墨球形化 系統來實現，兩種生產系統都是完全密閉的。兩種生產系統都包括超微細高效粉碎系統、一臺或多臺微納米顆粒整形包覆系統組成的批次型或連續型整形系統、高精度分級系統、產品分級收集系統。超微細高效粉碎系統的出口與微納米顆粒整形包覆系統入口連通，微納米顆粒整形包覆系統出口與高精度分級系統的入口相連通，產品分級收集系統中收集的大顆粒出口通過管道或螺旋輸送與超微細高效粉碎系統的入口相連。本發明的制備球形石墨的優點在于產品球形化效果好、振實密度大、成品產率高，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，加工設備緊湊，安全環保。
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對天然石墨進行球形化處理，并生產出D50分別為5、10、15、20iim的四種產品。將50kg天然石墨(-100目)投入超微細高效粉碎系統，調節系統粉碎參數使出料的D50為23±2 ii m,粉碎后石墨進入第一個緩沖倉,通過第一個緩沖倉內的自動稱量系統，將IOkg粉碎后的石墨,投入微納米顆粒整形包覆系統,在主機轉速為4500rpm下處理5min后，進入第二個緩沖倉，然后由第二個緩沖倉內的螺旋出料系統進入超微細多級分級系統，經分級后最終得到D50為5 ii m的產品9kg、D50為10 y m的產品12kg、D50為15 y m的產品15kg、D50 ^ 20 um 的產品 14kg。實施例2:
本實例利用連續型石墨球形化系統對人造石墨進行球形化處理，并生產出D50分別為10、15、20、25iim的四種產品。將IOOkg人造石墨(-100目)投入超微細高效粉碎系統，調節系統粉碎參數使出料的D50為25±2 ii m，粉碎后石墨進入由9臺微納米顆粒整形包覆系統組成的石墨球形化系統，系統中微納米顆粒整形包覆系統主機轉速為5500rpm，經超微細多級分級系統分級后最終得到D50為10 ii m的產品15kg、D50為15 y m的產品27kg、D50為20 y m的產品36kg、D50 為 25iim 的產品 22kg。
權利要求
1.一種石墨球形化方法及其生產系統，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)超微細粉碎 利用超微細高效粉碎系統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批次整形處理把經超細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，在主機轉速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連續整形處理把經超細粉碎后的天然或人工石墨由給料機在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串聯組成的連續整形系統中，在主機轉速100-9000rpm下進行整形，在連續整形系統的出料口得到整形后的天然或人工石墨； (3)超微細多級分級 將經整形后的天然或人工石墨在超微細多級分級系統中進行高精度多級連續分級，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.根據權利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產系統，其特征在于，所述的天然石墨為天然鱗片結晶石墨。
3.根據權利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產系統，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.根據權利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產系統，其特征在于，所述的超微細高效粉碎系統包括渦流磨、振動磨、球磨和氣流磨。
5.根據權利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產系統，其特征在于，所述的微納米顆粒整形包覆系統是由浙鑫新能源有限公司開發的一種可以對微納米顆粒進行整形和物理包覆的設備，該設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度可以通過調節主機轉速和循環通道來控制。
6.根據權利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產系統，其特征在于，所述的微納米顆粒整形包覆系統主機的轉速可在100-9000rpm內調節。
7.根據權利要求I所述的一種石墨球形化方法及其生產系統，其特征在于所述的超微細多級分級系統是由2-7臺包括射流分級機、離心式分級機、渦流式分級機和轉子式分級機在內的分級機通過串聯或并聯組成。
全文摘要
本發明公開了一種石墨球形化方法及其生產系統，該方法包括以下三個步驟(1)超微細粉碎，利用超微細高能粉碎機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整形設備-微納米顆粒整形包覆系統組成的批次或連續型整形系統，對粉碎后的石墨進行整形處理。(3)超微細多級分級，利用超微細多級分級系統對整形處理后的石墨進行高精度多級連續分級，可得到D50為3-35μm的窄粒級球形石墨。本發明的優點在于產品球形化效果好、振實密度大、成品產率高，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，加工設備緊湊，安全環保。
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 優先權日2012年11月21日
發明者高博, 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