一種超細(xì)球形石墨的制備裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及球形石墨料，尤其涉及一種球形石墨的制備裝置。一種超細(xì)球形石墨的制備裝置，它包括高壓氣流粉碎機(jī)和械式氣流粉碎機(jī)、分級(jí)機(jī)等，所述高壓氣流粉碎機(jī)的出料口與機(jī)械式氣流粉碎機(jī)的入口連接，機(jī)械式氣流粉碎機(jī)再與分級(jí)機(jī)連接，分級(jí)機(jī)與除塵器和引風(fēng)機(jī)依次連接，分級(jí)機(jī)下出料口由一根管道與高壓氣流粉碎機(jī)的入料口連接。本實(shí)用新型不僅能使破碎顆粒直徑達(dá)到8微米以下，而且能讓這么小的顆粒成為球形，從而滿足用戶(hù)需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超細(xì)球形石墨的制備裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及球形石墨料，尤其涉及一種球形石墨的制備裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是近幾年來(lái)發(fā)展最快的綠色環(huán)保能源，它以壽命長(zhǎng)、重量輕、體積小、能量密度大等特點(diǎn)逐漸受到世界各國(guó)的親睞?，F(xiàn)今世界各國(guó)都把發(fā)展綠色環(huán)保能源作為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。尤其是近幾年的空氣污染，霧霾天氣已經(jīng)嚴(yán)重影響了人類(lèi)的健康和生活、工作。而霧霾的罪魁禍?zhǔn)字痪褪瞧?chē)尾氣。因此發(fā)展新能源汽車(chē)成為治理空氣污染的最有發(fā)展前途也是最有效的方案。
[0003]其中新能源汽車(chē)發(fā)展最快也是最成功的就是混合動(dòng)力和純電動(dòng)車(chē)。因鋰離子電池有以上的諸多優(yōu)勢(shì)，被作為主要電源應(yīng)用于混合動(dòng)力和純電動(dòng)車(chē)中。
[0004]碳石墨類(lèi)材料因其來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉作為鋰離子電池的主要負(fù)極材料應(yīng)用最多，如天然鱗片石墨加工成球形石墨應(yīng)用于鋰離子電池其能量密度可以達(dá)到365mAh/g，其循環(huán)效率500次以后還可以達(dá)到90% ;而其加工成球形石墨之前應(yīng)用于電池電化學(xué)性能較差，比容量只有260-320mAh/g，其循環(huán)效率極差，只有60-80 %，其充放電過(guò)程中電流不穩(wěn)定，安全性也較差，短路現(xiàn)象頻發(fā)。因此天然鱗片石墨應(yīng)用于電池都要經(jīng)過(guò)整形、高純化、包覆、碳化等過(guò)程。而汽車(chē)用碳負(fù)極材料對(duì)安全要求則更加嚴(yán)格，如果負(fù)極材料中的石墨類(lèi)顆粒粒徑偏大或長(zhǎng)徑比偏大，在電池充放電過(guò)程中容易刺破隔膜而形成短路，因此研究工作者及生產(chǎn)者均想需要超細(xì)球形石墨，其粒徑越小越好，達(dá)到納米級(jí)或亞微米級(jí)較為理想。但球形石墨顆粒的加工制造主要是使用機(jī)械式粉碎，如氣流渦旋粉碎機(jī)，石墨顆粒在粉碎腔內(nèi)轉(zhuǎn)子與定子之間經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次機(jī)械碰撞、摩擦、切削、揉搓成為圓球狀或土豆形。而這種氣流渦旋粉碎機(jī)因精度和自身的局限性其加工細(xì)度在10微米(中位徑)以上其產(chǎn)量還可以達(dá)到100-300公斤/小時(shí)；10微米以下加工生產(chǎn)就十分困難，如5-8微米球形石墨，需經(jīng)多次破碎且產(chǎn)量極小，I小時(shí)不能出I公斤，不適合工廠批量生產(chǎn)。
[0005]而高壓氣流粉碎機(jī)適合于加工超細(xì)顆粒，將石墨加工成3-5微米的產(chǎn)量可達(dá)100-300公斤。其工作原理:壓縮空氣經(jīng)過(guò)濾干燥后，通過(guò)拉瓦爾噴嘴高速?lài)娚淙敕鬯榍?，在多股高壓氣流的交匯點(diǎn)處物料被反復(fù)碰撞、機(jī)擦、剪切而粉碎，粉碎后的物料在風(fēng)機(jī)抽力作用下隨上升氣流運(yùn)動(dòng)至分級(jí)區(qū)，在高速旋轉(zhuǎn)的分級(jí)渦輪產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力作用下，使粗細(xì)物料分離，符合粒度要求的細(xì)顆粒通過(guò)分級(jí)輪進(jìn)入旋風(fēng)分離器和除塵器收集，粗顆粒下降至粉碎區(qū)繼續(xù)粉碎。
[0006]氣流粉碎機(jī)工作原理主要是利用高壓氣流將物料加速，在粉碎腔內(nèi)相互碰撞、機(jī)擦、剪切而粉碎，其破碎后的顆粒形狀多呈不規(guī)則的片狀，不能形成球狀石墨顆粒。而機(jī)械式氣流粉碎的物料在粉碎腔內(nèi)是與粉碎室內(nèi)的定子與轉(zhuǎn)子相互碰撞、機(jī)擦、切削、揉搓；定子是一個(gè)緊貼粉碎室壁的一個(gè)齒圈，內(nèi)面有凸凹的齒牙；轉(zhuǎn)子是一個(gè)在齒圈內(nèi)能夠高速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)盤(pán)，機(jī)盤(pán)上面對(duì)稱(chēng)均勻分布著方形機(jī)塊。工作中機(jī)盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)起來(lái)后，機(jī)塊的邊對(duì)顆粒有一個(gè)機(jī)擦切削，同時(shí)將物料顆粒高速推向齒壁，在齒壁上猛烈的碰撞、機(jī)擦后再反射到機(jī)塊上，這樣物料顆粒在兩者之間進(jìn)行無(wú)數(shù)次的碰撞、切削、揉搓，將石墨顆粒的邊角打掉，使粒度變小，同時(shí)機(jī)擦、揉搓使顆粒逐漸成土豆形或球形。
[0007]由此可見(jiàn)高壓氣流粉碎和機(jī)械式氣流粉碎有巨大的區(qū)別，高壓式氣流粉碎只是單一的破碎，能進(jìn)行超細(xì)化破碎，粒徑可達(dá)2-3微米；而機(jī)械式氣流粉碎在破碎顆粒的同時(shí)能將顆粒球化，但對(duì)于超細(xì)粉碎效果較差。實(shí)際生產(chǎn)中僅是對(duì)以上兩種設(shè)備單一應(yīng)用，導(dǎo)致超細(xì)粉碎并球化其效果差，產(chǎn)量極小，不適合批量化生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種超細(xì)球形石墨的制備裝置。本實(shí)用新型不僅能使破碎顆粒直徑達(dá)到8微米以下，而且能讓這么小的顆粒成為球形，從而滿足用戶(hù)需求。
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，一種超細(xì)球形石墨的制備裝置，它包括高壓氣流粉碎機(jī)和械式氣流粉碎機(jī)，所述高壓氣流粉碎機(jī)的出料口與機(jī)械式氣流粉碎機(jī)的入口連接，機(jī)械式氣流粉碎機(jī)再與分級(jí)機(jī)連接，分級(jí)機(jī)與除塵器和引風(fēng)機(jī)依次連接，分級(jí)機(jī)下出料口由一根管道與高壓氣流粉碎機(jī)的入料口連接。
[0010]本實(shí)用新型將氣流粉碎、機(jī)械粉碎、分級(jí)三者結(jié)合在一起，物料經(jīng)高壓氣流粉碎后進(jìn)入機(jī)械式氣流粉碎中，再經(jīng)分級(jí)，不合格顆粒由管道再一次返回高壓氣流粉碎機(jī)中，經(jīng)再次粉碎，進(jìn)入機(jī)械式氣流粉碎機(jī)中繼續(xù)粉碎制球，經(jīng)過(guò)多次這樣的循環(huán)直至粒度指標(biāo)合格。從分級(jí)機(jī)下面出來(lái)的物料顆粒呈土豆形或球形，其顆粒大小可達(dá)D5tl小于8 μ m, D10小于3 μ m, D90小于13 μ m.長(zhǎng)徑比為I?2,比表面積9?13m2/g,振實(shí)密度0.6?0.92g/cm3,晶體層間距d002為0.335?0.338nm。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明
[0012]圖1為本實(shí)用新型的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖所示，本實(shí)用新型一種超細(xì)球形石墨的制備裝置，它包括高壓氣流粉碎機(jī)I和械式氣流粉碎機(jī)2，所述高壓氣流粉碎機(jī)的出料口與機(jī)械式氣流粉碎機(jī)的入口連接，機(jī)械式氣流粉碎機(jī)再與分級(jí)機(jī)3連接，分級(jí)機(jī)與除塵器4和引風(fēng)機(jī)5依次連接，分級(jí)機(jī)下出料口由一根管道6與高壓氣流粉碎機(jī)的入料口連接。
[0014]取原料為325目的鱗片石墨500千克，投入該裝置中，物料從進(jìn)料口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)高壓氣流粉碎，再進(jìn)入氣流渦旋粉碎機(jī)粉碎并球化，經(jīng)過(guò)分級(jí)，將超細(xì)如納米或亞微米級(jí)的邊角廢料分離出來(lái)，其余物料由分級(jí)機(jī)下方出料口通過(guò)管道再次進(jìn)入高壓氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎；這樣進(jìn)料粒度(中位徑)為45微米(325目)，第一次由分級(jí)機(jī)下料口出來(lái)為18微米，經(jīng)過(guò)以上裝置20次以上的循環(huán)粉碎、球化、分級(jí)，最后所出物料D5tl = 6.14 μ m, D90 =10.97 μ m, D10 = 2.39 μ m ;振實(shí)密度為0.82g/ml,采用BET法測(cè)比表面積為10.34m2/g,晶體層間距在0.335?0.338nm之間。1.5萬(wàn)倍掃描電鏡下照片其微觀形貌為土豆形或近似球形。
[0015]取-100目、碳含量99.9%的原料500kg，由進(jìn)料口進(jìn)入該裝置中，經(jīng)過(guò)高壓氣流粉碎，氣流渦旋粉碎并球化，再分級(jí)；分級(jí)后所出的粗顆粒的物料再次進(jìn)入該裝置，這樣循環(huán)粉碎18次后最后所出物料質(zhì)量指標(biāo)=D50 = 7.17 μ m D10 = 4.46 μ m D9tl = 11.65 μ m ;其比表面積為10.96m2/g，振實(shí)密度為0.89g/ml.采用粉末XRD寬角衍射法測(cè)定其(Icici2為0.3360nm。采用放大2萬(wàn)倍的掃描電鏡照片可見(jiàn)微觀形貌為土豆形或近似球形。
【權(quán)利要求】
1.一種超細(xì)球形石墨的制備裝置，它包括高壓氣流粉碎機(jī)和械式氣流粉碎機(jī)，其特征在于，所述高壓氣流粉碎機(jī)的出料口與機(jī)械式氣流粉碎機(jī)的入口連接，機(jī)械式氣流粉碎機(jī)再與分級(jí)機(jī)連接，分級(jí)機(jī)與除塵器和引風(fēng)機(jī)依次連接，分級(jí)機(jī)下出料口由一根管道與高壓氣流粉碎機(jī)的入料口連接。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK204039061SQ201420507061
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】韓玉鳳, 陳瑞, 陳庚, 王井柱, 崔廣宏 申請(qǐng)人:黑龍江省牡丹江農(nóng)墾奧宇石墨深加工有限公司