CN114684817A - 制备球形负极活性材料的方法和装置、球形负极活性材料、锂电池负极和锂电池 - Google Patents

制备球形负极活性材料的方法和装置、球形负极活性材料、锂电池负极和锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及制备球形负极活性材料的方法和装置、球形负极活性材料、锂电池负极和锂电池，所述方法包括：(1)将沥青原料进行预处理得到粘度为10‑100mPa·s的预处理沥青，接着在载气存在下，将所述预处理沥青进行喷雾炭化造球，得到第一炭微球和油气混合物；(2)将所述油气混合物进行气固分离，得到第二炭微球和高温油气；(3)将所述第一炭微球和/或所述第二炭微球进行石墨化处理，得到球形负极活性材料。本发明制备得到的球形负极活性材料球形度好、粒径分布均一、压实密度高、电化学性能优异。

Description

制备球形负极活性材料的方法和装置、球形负极活性材料、锂 电池负极和锂电池
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及制备球形负极活性材料的方法和装置、球形负极活性材料、锂电池负极和锂电池。
背景技术
锂离子电池具有比容量高、工作电压高、安全性好、无记忆效应等一系列的优点，广泛应用于新能源汽车、笔记本电脑、手机和储能设备中。负极材料作为电池核心部件之一，是锂离子电池储存锂的主体，对电池综合性能起着关键性作用。目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、石墨烯等；还有一部分的硅碳复合材料、钛酸锂等负极材料。其中，中间相炭微球具有形状规整、粒径均一、装填密度大、机械强度高的特点，其稳定的层状结构，可为锂离子的嵌入和脱出提供有利的定向通道，作为锂离子电池负极材料时表现出卓越的循环稳定性。
但现有中间相炭微球制备方法中存在微球与母液分离难、氧化不熔化黏连、炭化球体变形破碎等影响产品稳定性和工业化生产的难题。
CN103613089A公开了一种利用煤液化残渣制备中间相炭微球的方法，利用煤液化残渣中的沥青类物质与缩聚溶剂制备中间相炭微球，但是这种热缩聚成球方式形成的中间相微球难以与溶剂分离，且工艺复杂。
CN106744933A公开了一种通过合理配比的沥青与芳香烃类物质溶剂，在适宜温度熔融，采用熔体气相造粒法制备沥青球，替换了原有耗时巨大，成球率低下的熔体液相成球法，实现了成球阶段连续的工业化生产。但后续还需要通过预氧化进行不熔化处理，不熔化后的沥青球还需炭化等方式处理，导致最终成球成品率降低，工艺复杂。
CN110589824A公开了一种球形活性炭及其制备方法，该方法包括如下步骤：(1)将磺化沥青与活化剂混合，并将得到的混合液进行喷雾造粒，得到混合微球；(2)将所述混合微球进行微波活化，得到活性微球；将所述活性微球进行除杂，得到球形活性炭；该方法是将磺化产物与活化剂混合后的混合液进行喷雾造粒，混合液中磺化沥青的含量较低，喷雾前可以实现低温低粘输送，避免面临直接采用所述沥青原料输送时温度低凝固、温度高结焦的难题，才能够进行喷雾造粒；且经高温喷雾造粒得到的混合微球中含有KOH等物质，并在微波热源下进行了活化造孔，其产物活化微球具有多孔结构，且其内部含有大量的KOH、K2CO3等物质，在石墨化等高温处理过程中会发生分解，不适合进行石墨化处理。
发明内容
本发明的目的是为了得到球形度好、压实密度大、电化学性能优异的锂电池球形负极活性材料，提供制备球形负极活性材料的方法和装置、球形负极活性材料、锂电池负极和锂电池。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备球形负极活性材料的方法，所述方法包括：
(1)将沥青原料进行预处理得到粘度为10-100mPa·s的预处理沥青，接着在载气存在下，将所述预处理沥青进行喷雾炭化造球，得到第一炭微球和油气混合物；
(2)将所述油气混合物进行气固分离，得到第二炭微球和高温油气；
(3)将所述第一炭微球和/或所述第二炭微球进行石墨化处理，得到球形负极活性材料。
本发明第二方面提供一种球形负极活性材料，根据前述第一方面所述的方法制备得到。
本发明第三方面提供一种负极材料，包含粘接剂和负极活性材料，其中，所述负极活性材料包含前述第二方面所述的球形负极活性材料。
本发明第四方面提供一种锂电池负极，包含集流体和负载在所述集流体上的负极材料，其中，所述负极材料包含前述第三方面所述的负极材料。
本发明第五方面提供一种锂电池，包括正极、隔膜和负极，其中，所述负极为前述第四方面所述的锂电池负极。
本发明第六方面提供一种制备球形负极活性材料的装置，其中，所述装置包括：
喷雾单元，用于将沥青原料进行喷雾炭化造球，得到第一炭微球和油气混合物；
气固分离单元，与所述喷雾单元连通，用于将所述油气混合物进行气固分离，得到第二炭微球和高温油气；
石墨化单元，与所述喷雾单元以及所述气固分离单元连通，用于将所述第一炭微球和/或所述第二炭微球进行石墨化处理。
本发明将沥青喷雾、炭化、成球制备炭微球一步完成，解决了现有中间相炭微球制备技术中存在的微球与母液分离难、氧化不熔化黏连、炭化和石墨化时球体变形破碎等影响产品稳定性和工业化生产的难题；
本发明制备得到的球形负极活性材料球形度好、压实密度高、比容量高，充放电循环性能优异，能够实现锂电池负极的紧凑化和轻便化；
此外，本发明提供的制备方法简单，操作控制及时，污染小，适合工业化连续生产。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的制备球形负极活性材料的装置的结构示意图。
附图标记说明
10-喷雾单元 11-预处理系统
12-高温喷雾塔 13-载气输送管线
15-加热器 20-气固分离单元
21-旋风分离模块 22-膜过滤器
23-喷淋塔 24-储油设备
30-石墨化单元
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明第一方面提供一种制备球形负极活性材料的方法，所述方法包括：
(1)将沥青原料进行预处理得到粘度为10-100mPa·s的预处理沥青，接着在载气存在下，将所述预处理沥青进行喷雾炭化造球，得到第一炭微球和油气混合物；
(2)将所述油气混合物进行气固分离，得到第二炭微球和高温油气；
(3)将所述第一炭微球和/或所述第二炭微球进行石墨化处理，得到球形负极活性材料。
本发明提供的方法将沥青喷雾、炭化、成球制备炭微球一步完成，解决了现有中间相炭微球负极活性材料制备技术中存在的微球与母液分离难、氧化不熔化黏连、炭化与石墨化时球体变形破碎等影响产品稳定性和工业化生产的难题。
高温喷雾炭化成球技术是一种特殊的制备炭微球的工艺，其将预制低粘沥青通过喷嘴喷入高温雾化塔，雾化成要求大小的液滴，液滴借助表面张力的作用，形成圆球状。圆球状液滴在自由下降的过程中，逐渐被高温热解、炭化并最终在气相中形成炭微球，从而避免现有液相成球制备方法中存在微球与母液分离难的问题。同时，由于生成的微球在高温下经过炭化，球体的小分子和轻组分已经被脱除，外观的球形形貌已经具有热稳定性，不需要通过现有炭微球制备技术中的氧化不熔化步骤去固化球形形貌，避免了升温过程中球体黏连和变形破碎的问题。
根据本发明，优选条件下，所述沥青原料选自煤液化沥青、石油沥青、煤焦化沥青和天然沥青中的至少一种；优选为煤液化沥青和/或煤焦化沥青；具体地，所述煤液化沥青可以为煤的直接液化和/或煤油共炼得到的沥青；所述煤焦化沥青为煤炭焦化过程得到的沥青。
根据本发明，通过预处理能够降低沥青原料的粘度，满足后续喷雾的要求；优选地，在步骤(1)中，所述预处理的过程包括：将沥青原料在250-350℃下搅拌1-4h；进一步优选地，所述预处理的过程包括：以1-10℃/min的升温速率从室温升温至250-350℃，并在250-350℃下搅拌1-4h。
本发明中，当所述预处理沥青的粘度为10-100mPa·s时，所述能够满足后续喷雾的需求，所述预处理沥青的粘度可以为10mPa·s、20mPa·s、30mPa·s、40mPa·s、50mPa·s、60mPa·s、70mPa·s、80mPa·s、100mPa·s或上述数值中任意两个所构成的范围中的任意值，更优选为10-60mPa·s。
根据本发明，优选条件下，所述喷雾炭化造球的温度为600-850℃，优选为700-750℃；所述喷雾炭化造球的压力为0.3-3MPa，优选为0.3-1MPa；在上述优选条件下，能够提高炭微球的球形度。
本发明中，所述油气混合物中仍夹带大量的炭微球，采用气固分离能够将炭微球从油气混合物中分离出来，得到第二炭微球和高温油气。优选条件下，在步骤(2)中，所述气固分离的过程包括：将所述油气混合物进行旋风分离和/或经滤膜进行膜过滤分离；进一步优选地，所述气固分离的过程包括：将所述混合物进行旋风分离，得到第二炭微球和第一高温油气；接着将所述第一高温油气经滤膜进行膜过滤分离，得到所述高温油气。
本发明中，旋风分离可以简单高效的将所述第二炭微球从油气混合物的气流中分离出来，同时高温分离条件下，旋风分离器内的高温油气呈气态，避免了油气冷凝附着在炭微球和旋风分离器上；进一步优选地，所述旋风分离的温度为600-850℃，风速为10-25m/s，优选为15-25m/s。
本发明中，旋风分离得到的高温油气中仍然含有少量的炭微球，膜过滤分离能够将旋风分离器出口的高温气体(第一高温油气)中的炭微球进行回收，降低其对后续冷凝回收油气环节的影响；优选地，所述膜过滤分离的温度为600-850℃；所述滤膜的孔径应当小于所述炭微球的直径，优选条件下，所述滤膜的孔径为1-10μm，优选为1-3μm。在上述优选条件下，能够使分离得到的高温油气呈气态，不会冷凝附着在滤膜上，避免了滤膜孔堵塞、系统压力增大导致的难以连续生产的问题。
在本发明的一些优选实施方式中，在步骤(3)中，所述石墨化处理的条件包括：在保护气存在下，将所述第一炭微球和/或所述第二炭微球在1500-2800℃进行处理60-300min；优选地，所述石墨化处理的条件包括：温度为2000-2600℃，时间为80-150min。
本发明中，所述保护气只要能够保护炭微球在石墨化处理过程中不被氧化即可，可以为本领域技术人员所知，例如可以是氮气或惰性气体。
本发明第二方面提供一种球形负极活性材料，根据前述第一方面所述的方法制备得到。
优选地，所述球形负极活性材料为中间相炭微球，其粒径为5-14μm，球形度＞0.9，压实密度＞1.7g/cm3。
本发明第三方面提供一种负极材料，包含粘接剂和负极活性材料，其中，所述负极活性材料包含前述第二方面所述的球形负极活性材料。
优选地，以所述负极材料的总量计，所述负极材料包含95-99wt％的球形负极活性材料和1-5wt％的粘接剂；进一步优选地，所述粘接剂选自丁苯橡胶SBR和/或羧甲基纤维素CMC。
本发明第四方面提供一种锂电池负极，包含集流体和负载在所述集流体上的负极材料，其中，所述负极材料包含前述第三方面所述的负极材料。
本发明第五方面提供一种锂电池，包括正极、隔膜和负极，其中，所述负极为前述第四方面所述的锂电池负极；所述正极的种类可以为本领域技术人员所知，例如可以是锂电极；所述隔膜的种类可以为本领域技术人员所知，例如可以是聚丙烯微孔膜。
本发明第六方面提供一种制备球形负极活性材料的装置，其中，所述装置包括：
喷雾单元10，用于将沥青原料进行喷雾炭化造球，得到第一炭微球和油气混合物；
气固分离单元20，与所述喷雾单元10连通，用于将所述油气混合物进行气固分离，得到第二炭微球和高温油气；
石墨化单元30，与所述喷雾单元10以及所述气固分离单元20连通，用于将所述第一炭微球和/或所述第二炭微球进行石墨化处理。
在本发明的一些优选实施方式中，所述喷雾单元10包括：预处理系统11，用于将所述沥青原料进行加热和搅拌，得到预处理沥青；高温喷雾塔12，与所述预处理系统11连通，用于将所述预处理沥青进行喷雾炭化造球，得到所述混合物；载气源，与所述高温喷雾塔12的顶端通过载气输送管线13连通，且所述载气输送管线13上设有加热器15，用于向所述高温喷雾塔12输送载气。
本发明中，所述高温喷雾塔12的顶部设有喷嘴，优选条件下，所述喷嘴的喷孔直径为0.2-1.5mm，优选0.5-1mm；进一步优选地，所述高温喷雾塔12的高度为3-8m，更优选为5-7m，直径为1-2m；优选地，所述喷嘴的喷射角为60-90°。在当喷雾塔的参数在上述范围内，配合前述特定的高温喷雾炭化造球条件，能够得到特定粒径的炭微球，并极大程度地改善所述炭微球的品质。
优选地，所述气固分离单元20包括旋风分离模块21和/或膜过滤器22；进一步优选地，所述旋风分离模块21包括N个串联的旋风分离器，用于将所述混合物进行气固分离，得到第二炭微球和第一高温油气，其中，N≥1；每个所述的旋风分离器的底端与所述石墨化单元30连通，用于将所述第二炭微球引入所述石墨化单元30内进行石墨化处理。
根据本发明，优选条件下，至少一个所述的旋风分离器的顶部设有膜过滤器22，用于将所述第一高温油气中的第二炭微球与高温油气进行膜过滤分离；进一步优选地，第N个旋风分离器的顶部设有膜过滤器22。
根据本发明，优选条件下，所述气固分离单元20还包括喷淋塔23，所述喷淋塔23的底端与第N个所述旋风分离器的顶端连通，用于将所述高温油气引入所述喷淋塔23内进行冷凝，得到冷凝油和冷却气；进一步优选地，所述喷淋塔23的顶端与所述载气输送管线13连通，用于将所述冷却气循环引入所述载气中；所述冷凝油由所述喷淋塔23的底部排出并进入储油设备24进行存储。
本发明使用化工副产物沥青为原料生产锂离子电池用负极活性材料，实现了副产物的高附加值利用，有利于缓解资源经济与环境的压力，同时具有优越的经济和生态效果。此外，通过上述方法制备的负极活性材料具有球形度好、粒径分布均一、压实密度高、电化学性能优异的特点。同时，本发明制备方法和装置工艺流程相对简单，操作控制及时，污染小，适合工业化连续生产。
图1是根据本发明一实施方式的制备球形负极活性材料的装置的结构示意图，下面结合图1描述本发明提供的优选实施方法的工作过程：
(1)将沥青原料在预处理系统11中进行加热和搅拌，使沥青原料以1-10℃/min的升温速率从室温升温至250-350℃，并在250-350℃下搅拌1-4h，得到粘度为10-100mPa·s的预处理沥青；
接着将载气输送管线13内的载气(氮气)经加热器15加热至600-850℃，并引入高温喷雾塔12内，所述高温喷雾塔12的高度为3-8m，直径为1-2m；
在高温氮气的作用下，将所述预处理沥青经喷雾塔12内的喷嘴进行喷雾炭化造球，得到得到第一炭微球和油气混合物，其中，所述喷雾炭化造球的温度为600-850℃，压力为0.3-3MPa，所述喷雾塔12的喷嘴的喷孔直径为0.2-1.5mm，喷射角为60-90°；
(2)所述油气混合物进入气固分离单元20进行气固分离，其中，所述气固分离单元20包括旋风分离模块21，所述旋风分离模块21包含串联的第一旋风分离器和第二旋风分离器，所述第二旋风分离器内部的上端设有膜过滤器22；
所述油气混合物首先进入第一旋风分离器，并在第一高温旋风的作用下进行一级旋风分离，得到所述第二炭微球和一级高温油气，其中所述第二炭微球聚集在所述第一旋风分离器的底部，并被输送至所述石墨化单元30；所述第一高温旋风的温度为600-850℃，速度为10-25m/s；
接着所述一级高温油气进入第二旋风分离器，并在第二高温旋风的作用下进行二级旋风分离，得到第二炭微球和第一高温油气，所述第二高温旋风的温度为600-850℃，速度为10-25m/s；
所述第一高温油气经膜过滤器22进行膜过滤分离，得到所述第二炭微球和高温油气；得到的高温油气穿过膜过滤器22并从旋风分离器的顶部流出，高温油气中的第二炭微球被膜过滤器22截留，并集中在第二旋风分离器的底部，所述膜过滤分离的温度为600-850℃，所述滤膜的孔径为1-10μm；
所述高温油气进入喷淋塔23，在喷淋塔23喷头喷出的冷源的作用下进行冷凝，得到冷凝油和冷却气(冷却的氮气)，所述冷凝油由所述喷淋塔23的底部排出并进入储油设备24进行存储，所述冷却气(冷却的氮气)经喷淋塔23的顶端与载气输送管线13连通，将冷却气(冷却的氮气)循环加入所述载气中，进行循环利用；
(3)所述第一炭微球和经分离得到的第二炭微球在重力作用下，进入石墨化单元30进行石墨化处理，所述石墨化处理的条件包括：温度为2000-2600℃，时间为80-150min，得到球形负极活性材料。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，负极活性材料的直径通过马尔文激光粒度分析仪Mastersizer 3000测得；
球形度通过英国晶格码SHAPE工业图像分析与处理软件测得；
压实密度采用元能科技PRCD1100测得。
以下实施例和对比例中，煤液化沥青为中国神华煤制油化工有限公司的低灰沥青产品。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
(1)将煤液化沥青在预处理系统11中升温至300℃熔融，并进行搅拌，使沥青原料以5℃/min的升温速率从室温升温至300℃，并在300℃下搅拌4h，得到粘度为50mPa·s的预处理沥青；
接着将载气输送管线13内的载气(氮气)经加热器15加热至700℃，并引入高温喷雾塔12内，高温喷雾塔12的高度为5m，直径为2m；
在高温氮气(700℃)的作用下，将预处理沥青经喷雾塔12内的喷嘴进行喷雾炭化造球，得到得到第一炭微球和油气混合物，压力为0.5MPa，喷雾塔12的喷嘴的喷孔直径为1mm，喷射角为90°；
(2)油气混合物在高温氮气的作用下进入气固分离单元20，气固分离单元20包括旋风分离模块21，旋风分离模块21包含串联的第一旋风分离器和第二旋风分离器，第二旋风分离器内部的上端设有膜过滤器22；
油气混合物首先进入第一旋风分离器，并在第一高温旋风的作用下进行一级旋风分离，得到第二炭微球和一级高温油气；第一高温旋风的温度为700℃，速度为20m/s；接着一级高温油气进入第二旋风分离器，并在第二高温旋风的作用下进行二级旋风分离，得到第二炭微球和第一高温油气，第二高温旋风的温度为700℃，速度为20m/s；
第一高温油气经膜过滤器22进行膜过滤分离，得到第二炭微球和高温油气；得到的高温油气穿过膜过滤器22并从旋风分离器的顶部流出，高温油气中的炭微球被膜过滤器22截留，并集中在第二旋风分离器的底部，膜过滤分离的温度为700℃，滤膜的孔径为5μm；
高温油气进入喷淋塔23，在喷淋塔23喷头喷出的冷源的作用下进行冷凝，得到冷凝油和冷却气(冷却的氮气)，冷凝油由喷淋塔23的底部排出并进入储油设备24进行存储，冷却气(冷却的氮气)经喷淋塔23的顶端与载气输送管线13连通，将冷却气(冷却的氮气)循环加入载气中，进行循环利用；
(3)第一炭微球和经分离得到的第二炭微球在重力作用下，进入石墨化单元30进行石墨化处理，石墨化处理的条件包括：温度为2000℃，时间为90min，得到球形负极活性材料。
实施例2-9和对比例1-4
按照实施例1的方法，不同的是，各步骤操作条件如表1所示。
表1
Figure BDA0003567411890000121
表1续
Figure BDA0003567411890000122
对比例5
将煤液化沥青、焦化重油与焦粉按质量比40:20:1在搅拌釜内混匀，在氮气保护下以10℃/min的速率升温至300℃，停留60min。在1MPa氮气条件下，按照3℃/min的速率升温至440℃，以500r/min的搅拌速率，恒压恒温保持5h；将上述条件得到的混合物采用蒽油洗涤，经过滤、分离、干燥得到炭微球。将炭微球在氮气保护下，在2000℃进行石墨化处理90min，得到球形负极活性材料。
测试例
将实施例1-9、对比例1-5各自制得的球形负极活性材料分别进行球形直径D50、球形度和压实密度测量，结果见表2。
比容量和循环效率通过瑞士万通Autolab 302N测得，具体测试方法如下：称取96g球形负极活性材料、2.5g丁苯橡胶SBR，1.5g羧甲基纤维素CMC，加入适量的乙醇混合均匀后，涂覆在铜箔上，经真空干燥、辊压制成电极。以锂为对电极，1mol LiPF6的三组分混合溶剂(碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲乙酯EMC按照EC:DMC:EMC＝1:1:1，v/v溶液)为电解液，聚丙烯微孔膜为隔膜，组装成R2032型扣式电池。
以0.5mA/cm2(0.2C)的电流密度进行恒流充放电实验，充电电压限制在0.01-2.V伏，测试分别采用实施例1-9、对比例1-5各自制得的球形负极活性材料按照上述测试方法组装成的R2032型扣式电池的首次充电比容量、首次放电比容量和循环2000次后的容量保持率(R2000)，实验结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003567411890000131
Figure BDA0003567411890000141
从表2可以看出，本发明实施例制备得到的球形负极活性材料具有球形度高(＞0.9)、压实密度高(＞1.7g/cm3)、首次充放电比容量大以及循环性能好的优点；此外，本发明制备方法和装置工艺流程相对简单，操作控制及时，污染小，适合工业化连续生产。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种制备球形负极活性材料的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将沥青原料进行预处理得到粘度为10-100mPa·s的预处理沥青，接着在载气存在下，将所述预处理沥青进行喷雾炭化造球，得到第一炭微球和油气混合物；
(2)将所述油气混合物进行气固分离，得到第二炭微球和高温油气；
(3)将所述第一炭微球和/或所述第二炭微球进行石墨化处理，得到球形负极活性材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沥青原料选自煤液化沥青、石油沥青、煤焦化沥青和天然沥青中的至少一种；优选为煤液化沥青和/或煤焦化沥青；
优选地，在步骤(1)中，所述预处理的过程包括：将所述沥青原料在250-350℃下搅拌1-4h；
优选地，所述预处理的过程包括：将所述沥青原料以1-10℃/min的升温速率从室温升温至250-350℃，并在250-350℃下搅拌1-4h；
优选地，所述预处理沥青的粘度为10-60mPa·s。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述喷雾炭化造球的温度为600-850℃；
优选地，所述喷雾炭化造球的压力为0.3-3MPa，优选为0.3-1MPa。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述气固分离的过程包括：将所述油气混合物进行旋风分离和/或经滤膜进行膜过滤分离；
优选地，所述旋风分离的温度为600-850℃，风速为10-25m/s。
优选地，所述膜过滤分离的温度为600-850℃；
优选地，所述滤膜的孔径为1-10μm，优选为1-3μm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述石墨化处理的条件包括：在保护气存在下，将所述第一炭微球和/或所述第二炭微球在1500-2800℃进行处理60-300min；
优选地，所述石墨化处理的条件包括：温度为2000-2600℃，时间为80-150min。
6.一种球形负极活性材料，其特征在于，根据权利要求1-5中任意一项所述的方法制备得到。
7.一种负极材料，包含粘接剂和负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料包含权利要求6所述的球形负极活性材料。
8.一种锂电池负极，包含集流体和负载在所述集流体上的负极材料，其特征在于，所述负极材料包含权利要求7所述的负极材料。
9.一种锂电池，包括正极、隔膜和负极，其特征在于，所述负极为权利要求8所述的锂电池负极。
10.一种制备球形负极活性材料的装置，其特征在于，所述装置包括：
喷雾单元(10)，用于将沥青原料进行喷雾炭化造球，得到第一炭微球和油气混合物；
气固分离单元(20)，与所述喷雾单元(10)连通，用于将所述油气混合物进行气固分离，得到第二炭微球和高温油气；
石墨化单元(30)，与所述喷雾单元(10)以及所述气固分离单元(20)连通，用于将所述第一炭微球和/或所述第二炭微球进行石墨化处理；
优选地，所述喷雾单元(10)包括
预处理系统(11)，用于将所述沥青原料进行加热和搅拌，得到预处理沥青；
高温喷雾塔(12)，与所述预处理系统(11)连通，用于将所述预处理沥青进行喷雾炭化造球，得到所述第一炭微球和所述油气混合物；
载气源，与所述高温喷雾塔(12)的顶端通过载气输送管线(13)连通，用于向所述高温喷雾塔(12)输送载气，且所述载气输送管线(13)上设有加热器(15)，用于将所述载气进行加热，得到高温载气。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述气固分离单元(20)包括旋风分离模块(21)和/或膜过滤器(22)；
优选地，所述旋风分离模块(21)包括N个串联的旋风分离器，用于将所述油气混合物进行气固分离，得到第二炭微球和第一高温油气，其中，N≥1；
每个所述的旋风分离器的底端与所述石墨化单元(30)连通，用于将所述第二炭微球引入所述石墨化单元(30)内进行石墨化处理；
优选地，至少一个所述的旋风分离器的顶部设有膜过滤器(22)，用于将所述第一高温油气进行膜过滤分离，得到所述高温油气。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述气固分离单元(20)还包括喷淋塔(23)，所述喷淋塔(23)的底端与第N个所述旋风分离器的顶端连通，用于将所述高温油气引入所述喷淋塔(23)内进行冷凝，得到冷凝油和冷却气；
优选地，所述喷淋塔(23)的顶端与所述载气输送管线(13)连通，用于将所述冷却气循环引入所述载气中。
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