CN1293149C - 晶体球化石墨的生产制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石墨的加工技术领域。提出的晶体球化石墨的生产制备工艺，把天然鳞片石墨粉碎在球化机对石墨外形进行1.5～2小时的球形化处理，再经筛分筛选出5～100μm的球化石墨。本发明由于对天然鳞片石墨的结构和外形进行处理，提高了TAP值，并且改善其粒度分布值和BET值，使其结合紧密，运用SEM、MS—2000光谱学仪器进行检测，并进行电化学试验分析，完全可替代人造石墨，用于理离子电池负极材料。其直接使用-100目到+20目天然鳞片石墨，经过粉碎，表面修饰，筛分等工序，制备出5～100μm的球化石墨，并且一次可得到2～3种规格的产品，经过提纯后(另案申请专利)，固定碳达到99.98%，避免了杂质元素对充放电效率的影响。
Description
所属技术领域
本发明属于石墨的加工技术领域，主要涉及的是一种晶体球化石墨的生产制备工艺。
背景技术
自1991年索尼公司的商用电池首次问世以来，可充电锂离子电池的发展发生了极大变化，这些商用电池主要应用于便携式器材中，如笔记本电脑，手持无线电对讲机，数码相机，电动车等，尤其是应用于空间低轨道卫星的一些锂离子电池。这些锂离子电池在进行了寿命周期和使用性能的试验，发现电池的性能：如循环次数，电池的容量等很大程度上取决于负极材料的本质和特性，而目前这些锂离子电池所用的负极材料90％以上为人造石墨。
人造石墨是利用石油焦，煤焦油等材料在3000℃以上的高温环境中利用石墨化反应釜制备而来，由于这种工艺产量低，耗电大，因而成本高昂。且其可逆容量最高仅达到336mAh/g，因此其应用性能上有一定局限性。
天然石墨有着独特的六角形晶体结构，对于锂离子的脱嵌非常有利，但天然鳞片石墨的形状极不规测，TAP低，结构松散，导致其不可逆容量高，电池容量极低，无法用于电池。
发明内容
本发明的任务即由此产生，提出一种晶体球化石墨的生产制备工艺。利用该生产制备工艺生产的球化石墨不仅成本低、质量好，循环次数多，可逆容量大，而且改善其粒度分布和BET值，提高了TAP值。
本发明完成上述任务采取的技术方案是：把天然鳞片石墨粉碎，在球化机对石墨外形进行1.5～2小时的球形化加工，再经筛分筛选出5～100μm的球化石墨。
本发明对天然鳞片石墨的外形加工时间应严格控制，由于天然石墨硬度低，若时间过长，则已具备良好外形的颗粒会遭到破坏，反而使其外观形状变差，若时间过短则球形化程度不够，制备出的产品外观形状不佳，因而一般应控制在1.5～2小时为最佳。筛分是为了剔除不符合要求的产品，同样筛分时间应严格控制，时间过短，则筛分不彻底，影响最终产品质量，时间过长会导致回收率的大幅度下降，一般应控制8～10分钟。
本发明由于对天然鳞片石墨的结构和外形进行处理，提高了TAP值，并且改善其粒度分布值和BET值，使其给合紧密，运用SEM、MS-2000光谱学仪器进行检测，并进行电化学试验分析，完全可替代人造石墨，用于锂离子电池负极材料。其直接使用-100目到+20目天然鳞片石墨，经过粉碎，表面修饰，筛分等工序，制备出5～100μm的球化石墨，并且一次可得到2～3种规格的产品，经过提纯后(另案申请专利)，固定碳达到99.98％，避免了杂质元素对充放电效率的影响，通过SEM检测，球形颗粒达到95％以上，MS-2000检测，D10、D50、D90配置合理，分布窄，通过电化学分析，循环次数可控制在500～1000次，首次放电效率93％，可逆容量达到356mAh/g，BET值可控制在2～15m2/g，Tap值可控制在0.5～1.5g/ml之间。
具体实例方式
实施例1
本实施例为生产20μm的球化石墨。将天然鳞片石墨矿粉(80目)5吨投入粉碎机内粉碎至D10＝11μm、D50＝18μm、D90＝30μm后，在球化机(市售产品)内利用碰撞原理对石墨外形进行球形化加工，球形化时间为1.5小时，筛分8分钟，即得到3.2吨的20μm的球化石墨。回收率64％，D10＝13μm，D50＝20μm，D90＝32μm，Tap＝1.1g./ml，BET为4.8m2/g首次放电效率92.8％，可逆容量355mAh/g。
实施例2
本实施例为生产25μm的球化石墨。将天然鳞片石墨矿粉(-100目)3吨投入粉碎机内粉碎至D10＝14.8μm、D50＝23μm、D90＝41μm后，在球化机内利用碰撞原理对石墨外形进行球形化加工，球形化时间为100分钟，筛分9分钟得2.1吨的25μm的球化石墨。回收率70％，D10＝16.8μm、D50＝25.2μm、D90＝43μm、TAP＝1.05g/ml，BET值为4.2m2/g首次放电效率93％，可逆容量为350mAh/g。
Claims (2)
1、一种晶体球化石墨的生产制备工艺，其特征在于：把天然鳞片石墨粉碎后，在球化机中对石墨外形进行1.5～2小时的球形化处理，再经筛分筛选出5～100μm的球化石墨。
2、根据权利要求1所述的晶体球化石墨的生产制备工艺，其特征在于：筛分时间为：8～10分钟。
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