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      天然球形石墨加工設(shè)備現(xiàn)狀：

     近年來(lái)跟著鋰離子電池在新能源轎車以及便攜式電子器件中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，人們對(duì)高功能的電池電極產(chǎn)生了極大的愛(ài)好，因此對(duì)電極資料進(jìn)行了廣泛的研討。天然石墨因其成本低、資源廣泛并具有適宜的充放電特性等特點(diǎn)在負(fù)極資料商場(chǎng)中占據(jù)重要的地位。但由于天然石墨電極存在可逆充放電容量較小及循環(huán)安穩(wěn)性較差等問(wèn)題，約束了天然石墨在鋰電領(lǐng)域的進(jìn)一步運(yùn)用。
    經(jīng)很多研討，將天然石墨處理成球狀或者類球狀(球形化)后能夠顯著地提高天然石墨資料的電化學(xué)功能。球形化的天然石墨資料具有較小的比外表積，更高的振實(shí)密度，然后具有更高的初次庫(kù)倫功率，更高的可逆充放電容量及更優(yōu)異的循環(huán)安穩(wěn)性，現(xiàn)在廣泛地運(yùn)用于鋰離子電池的負(fù)極資料。
    球形化設(shè)備是天然石墨球形化過(guò)程中的要害，天然石墨球形化主要產(chǎn)生在球形化設(shè)備內(nèi)部。研討人員發(fā)現(xiàn)不同球形化設(shè)備的選用也會(huì)極大影響天然石墨球形化功率以及球形石墨制品質(zhì)量。
      現(xiàn)在有氣流沖擊法和研磨法兩種利用機(jī)械力法進(jìn)行天然石墨球形化的方式。其間氣流沖擊法的典型代表是高速氣流沖擊式造粒機(jī)以及氣流渦旋微粉機(jī)，研磨法的典型代表是拌和磨機(jī)，現(xiàn)就這幾種球形化設(shè)備的運(yùn)用現(xiàn)狀打開(kāi)詳細(xì)分析。
1.拌和磨機(jī)
    拌和磨機(jī)運(yùn)用于天然石墨球形化處理時(shí)，大多選用天然微晶石墨為質(zhì)料，研磨介質(zhì)在拌和裝置的效果下做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，然后產(chǎn)生沖擊力。天然石墨顆粒在沖擊力效果下，外表棱角被逐步研磨成圓弧狀，得到球形度較高的球形石墨制品。
    利用拌和磨機(jī)對(duì)天然石墨的球形化處理主要是濕法研磨，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行枯燥即可得到球形石墨制品。但由于研磨介質(zhì)的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，石墨顆粒在磨機(jī)中的受力過(guò)于雜亂，石墨顆粒的破碎和球形化比重欠好掌控，所以利用拌和磨機(jī)出產(chǎn)出的球形石墨粒度散布較廣，產(chǎn)率也不是很高，且研磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易破壞石墨自身的片層結(jié)構(gòu)，球化產(chǎn)品不適合運(yùn)用于電池負(fù)極資猜中，因此現(xiàn)在該類設(shè)備只能運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)室探究制備球形石墨，無(wú)法很好地運(yùn)用于大規(guī)模的工業(yè)化出產(chǎn)。
2.高速氣流沖擊式造粒機(jī)
    1987年?yáng)|京理工大學(xué)的小石教授提出了經(jīng)過(guò)高速氣流的機(jī)械沖擊力使微粒子之間產(chǎn)生塑性變形、粘結(jié)附著的氣流沖擊法，并與日本奈良機(jī)械制作所共同開(kāi)發(fā)了HYB體系，該體系成為高速氣流沖擊式造粒機(jī)的典型代表。1999年Spahr等申請(qǐng)了運(yùn)用高速氣流沖擊式造粒機(jī)出產(chǎn)球形石墨顆粒的專利，之后Ohzeki等運(yùn)用該設(shè)備也出產(chǎn)出了均勻粒徑為10μm的球形石墨顆粒。國(guó)內(nèi)的王富祥等、郝向陽(yáng)等、楊玉芬等在HYB體系的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)不斷地改善，自主研制設(shè)計(jì)了一套微納米顆粒復(fù)合化設(shè)備MNPC體系，該體系的工作原理與HYB體系原理大致相同，并用該體系出產(chǎn)出了粒度規(guī)模10～30μm，振實(shí)密度到達(dá)0.85g/cm3的球形石墨顆粒。
    HYB采取臥式結(jié)構(gòu)，主要由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、葉片、定子、循環(huán)途徑等部件組成。在加工過(guò)程中天然石墨顆粒從進(jìn)料槽中進(jìn)入，跟著轉(zhuǎn)子引起的高速氣流在機(jī)體內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)并迅速均勻分散，在高速氣流的沖擊下天然石墨顆粒與內(nèi)壁面、葉片之間以及各顆粒之間重復(fù)磕碰、摩擦、剪切，再經(jīng)過(guò)循環(huán)進(jìn)口進(jìn)入循環(huán)途徑回到機(jī)體內(nèi)部持續(xù)進(jìn)行球形化的處理，在不斷的沖擊下天然石墨顆粒逐步被打磨成球狀顆粒。HYB設(shè)備已發(fā)展成一種球化功率較高的實(shí)驗(yàn)室球化設(shè)備，選用HYB設(shè)備在5～15min內(nèi)即可出產(chǎn)出8～30μm不同粒徑散布，振實(shí)密度到達(dá)1g/cm3以上的球形石墨顆粒。該設(shè)備為干法石墨球形化設(shè)備，不排放液體廢棄物，歸于環(huán)境友好型設(shè)備。但受設(shè)備容積約束，球形石墨單次出產(chǎn)值較低(單批次處理量?jī)H為200g左右)，現(xiàn)在主要用于實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的小規(guī)模多批次出產(chǎn)中，無(wú)法運(yùn)用于大規(guī)模接連出產(chǎn)。
3.氣流渦旋微粉機(jī)
    氣流渦旋微粉機(jī)是一種先進(jìn)的立式微破壞設(shè)備，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、破壞功能好等優(yōu)點(diǎn)廣泛運(yùn)用于各種微細(xì)顆粒的出產(chǎn)制備。國(guó)內(nèi)部分廠商發(fā)現(xiàn)氣流渦旋微粉機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)與原理與高速氣流沖擊式造粒機(jī)類似，引入該設(shè)備進(jìn)行球形石墨出產(chǎn)研討，研討中發(fā)現(xiàn)該設(shè)備能夠很好地運(yùn)用于球形石墨的出產(chǎn)。
    氣流渦旋微粉機(jī)以天然鱗片石墨為質(zhì)料進(jìn)行球形石墨出產(chǎn)，其球化原理與高速氣流沖擊式造粒機(jī)大致相同，都是依靠錘頭產(chǎn)生高速氣流，帶動(dòng)天然石墨顆粒在設(shè)備內(nèi)部不斷剪切、摩擦、磕碰，然后在較短時(shí)間內(nèi)完成天然石墨顆粒彎曲成球。氣流渦旋微粉機(jī)設(shè)置了內(nèi)置分級(jí)機(jī)，能夠在球形化的一起進(jìn)行顆粒的分級(jí)，進(jìn)步了設(shè)備功率。
    現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外廠家均針對(duì)球形石墨出產(chǎn)對(duì)氣流渦旋微粉機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改善，如日本細(xì)川公司研制的ACM型氣流渦旋微粉機(jī)，是氣流渦旋微粉機(jī)的典型代表，其能夠經(jīng)過(guò)錘頭與襯套不同裝備組合，對(duì)不同資料進(jìn)行破碎或者球化。而國(guó)內(nèi)廠商參考國(guó)外微細(xì)破壞先進(jìn)理論技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)備要害結(jié)構(gòu)的不斷改善研制出了適合國(guó)內(nèi)球形石墨加工環(huán)境的氣流渦旋微粉機(jī)設(shè)備，如浙江豐利研制的QWJ氣流渦旋微粉機(jī)以及洛陽(yáng)冠齊研制的新型氣流渦旋微粉機(jī)等，這些設(shè)備根據(jù)石墨整形特性改善了錘頭、襯板等要害結(jié)構(gòu)參數(shù)，在球形石墨工業(yè)出產(chǎn)中得到廣泛運(yùn)用。
    現(xiàn)能夠根據(jù)調(diào)節(jié)氣流渦旋微粉機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)以及出產(chǎn)工藝參數(shù)出產(chǎn)出粒度5～35μm，粒度散布較窄的球形石墨制品，振實(shí)密度也可到達(dá)1g/cm3以上，能夠滿足負(fù)極資料的運(yùn)用。設(shè)備選用干式出產(chǎn)，省去了制品枯燥的程序，在出產(chǎn)球形石墨的過(guò)程中同樣不會(huì)有其它雜質(zhì)顆粒的介入，且氣流渦旋微粉機(jī)歸于接連型設(shè)備，處理量是同容積的高速氣流沖擊式造粒機(jī)的50～100倍，能耗可達(dá)1800～2200kWh/t，因此該類設(shè)備受到了球形石墨出產(chǎn)廠商的青睞，近年來(lái)廣泛運(yùn)用于球形石墨的大規(guī)模工業(yè)化出產(chǎn)中。
    可是業(yè)界普遍認(rèn)為該設(shè)備存在以下不足:產(chǎn)線長(zhǎng)，一般需求十幾道甚至是幾十道球化級(jí)聯(lián)處理；球形石墨產(chǎn)率偏低，只能到達(dá)40%～50%左右；單線產(chǎn)能較低，只有2500～3500t/a。
   綜合考慮功率和成本，機(jī)械力法可能在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是出產(chǎn)加工球形石墨的主要方法。跟著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，對(duì)球形石墨的出產(chǎn)技術(shù)也有了新的要求，為了活躍應(yīng)對(duì)這樣的挑戰(zhàn)以及潛在的商場(chǎng)需求，未來(lái)球形化設(shè)備的發(fā)展應(yīng)留意以下問(wèn)題。
    (1)球形石墨的大規(guī)模工業(yè)出產(chǎn)中運(yùn)用的便是氣流渦旋微粉機(jī)，其結(jié)構(gòu)特性決議了石墨顆粒在氣流渦旋微粉機(jī)中的停留時(shí)間十分短，需求十幾次甚至幾十次級(jí)聯(lián)處理才干充沛球化，導(dǎo)致制品產(chǎn)率低(40%～50%左右)，廢料多。還需對(duì)氣流渦旋微粉機(jī)的筒體、錘頭、襯板等要害結(jié)構(gòu)以及出產(chǎn)工藝持續(xù)改善，簡(jiǎn)化石墨球化工藝流程，進(jìn)步石墨球化功率。
    (2)天然石墨顆粒在球化過(guò)程中的受力較為雜亂，顆粒的剪切、磕碰、摩擦在整個(gè)設(shè)備內(nèi)部均有產(chǎn)生，現(xiàn)有的石墨球化機(jī)理也缺乏對(duì)石墨顆粒詳細(xì)的受力分析。對(duì)石墨球化機(jī)理進(jìn)行深入研討，分析單個(gè)石墨顆粒的受力變形，將會(huì)是改善現(xiàn)有球化設(shè)備以及研制新型球化設(shè)備的要害。
    (3)未來(lái)球形石墨商場(chǎng)可能會(huì)持續(xù)出現(xiàn)供應(yīng)缺口，跟著商場(chǎng)關(guān)于球形石墨需求量的不斷增多以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量安穩(wěn)性要求的不斷提高，高效球化設(shè)備的大型化就顯得尤為重要。球化設(shè)備大型化能夠進(jìn)步單次出產(chǎn)值，有效降低單位產(chǎn)品能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量安穩(wěn)性，然后更好得習(xí)慣球形石墨出產(chǎn)逐步走向大規(guī)模、高質(zhì)量、低能耗的發(fā)展趨勢(shì)。