一种石墨负极超细粉再利用方法发明专利

专利名称：一种石墨负极超细粉再利用方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111160646.2

专利申请（专利权）人：云南中晟新材料有限责任公司
权利人地址：云南省昭通市水富市向家坝镇水河村水富工业园区张滩坝片区

专利发明（设计）人：梁运辉, 杨德仁, 杜宁, 庞钧友

专利摘要：本发明公开了一种石墨负极超细粉再利用方法，涉及石墨负极超细粉再利用方法技术领域。本发明的石墨负极超细粉再利用方法，包括如下步骤：S1：分别收集石油焦、针状焦、天然石墨和人造石墨作为负极材料加工过程产生的超细粉；S2：将S1中得到的四种超细粉分别与粘接剂混合，并分别进行压块得到块体；S3：将S2中得到的块体通过粉碎设备进行粉碎得到粉末，将其中一种或多种粉末混合后进行依次进行石墨化处理、过筛和除磁得到石墨负极材料。本发明作为进一步优选的，S1中超细粉的体积平均粒径D50≤6μm，S2中的块体密度≥0.6g/cm3。对石油焦、针状焦、天然石墨、人造石墨等负极加工过程中产生的体积平均粒径D50≤6μm的超细粉收集并利用，提高资源利用。

主权利要求：一种石墨负极超细粉再利用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及石墨负极超细粉再利用技术领域，具体涉及一种石墨负极超细粉再利用方法。
背景技术
[0002] 人造石墨通常指以杂质含量较低的炭质原料为骨料、煤沥青等为粘结剂，经过配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序制得的块状固体材料，如石墨电极、等静压石墨等。
[0003] 石油焦、针状焦、天然石墨、人造石墨等负极加工过程中，往往会产生5％～30％体积平均粒径为D50≤6μm的超细粉，超细粉影响负极浆料及极片加工性能，对锂电池有害，若将超细粉直接丢弃造成资源的浪费。
[0004] 为此，亟待一种石墨负极超细粉再利用方法，对人造石墨负极材料过程中产生的体积平均粒径D50≤6μm的超细粉收集并利用，提高资源利用。
发明内容
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种石墨负极超细粉再利用方法，对石油焦、针状焦、天然石墨、人造石墨等负极加工过程中产生的体积平均粒径D50≤6μm的超细粉收集并利用，提高资源利用。
[0006] 本发明具体采用以下技术方案：
[0007] 本发明的石墨负极超细粉再利用方法，包括如下步骤：
[0008] S1：分别收集石油焦、针状焦、天然石墨和人造石墨作为负极材料加工过程产生的超细粉；
[0009] S2：将S1中得到的四种超细粉分别与粘接剂混合，并分别进行压块得到块体；
[0010] S3：将S2中得到的块体通过粉碎设备进行粉碎得到粉末，将其中一种或多种粉末混合后进行依次进行石墨化处理、过筛和除磁得到石墨负极材料。
[0011] 本发明作为进一步优选的，S1中超细粉的体积平均粒径D50≤6μm，S2中的块体密3
度≥0.6g/cm。

[0012] 本发明作为进一步优选的，S3中粉碎后粉末的体积平均粒径D50为4～25μm，石墨化处理的反应温度为≥2800℃，过筛的木数为200‑600目。
[0013] 本发明作为进一步优选的，粉碎设备包括壳体，壳体内设置有多个上端开口的粉碎箱，所有的粉碎箱呈环形分布，粉碎箱围合形成的环形中部设置主动轴，主动轴连接有旋转驱动组件，旋转驱动组件与主动轴能够同步升降移动，主动轴的外围啮合传动有多个从动轴，从动轴能够与主动轴同步升降移动，从动轴与粉碎箱一一对应，从动轴的下端位于粉碎箱内，从动轴的下端设置有粉碎刀，粉碎箱的下端设置有出料口，出料口配设有自动启闭的封堵组件，粉碎箱的侧壁设置有进料管，壳体内设置有集中箱，集中箱与每一个出料口相互连通。
[0014] 本发明作为进一步优选的，旋转驱动组件包括驱动电机和升降板，驱动电机设置在壳体上端，主动轴贯穿壳体与驱动电机相互连接，升降板设置在驱动电机的上端，壳体的上端设置有支架，支架上设置有液压缸，液压缸位于升降板的上方，液压缸的伸缩轴与升降板相互连接。
[0015] 本发明作为进一步优选的，从动轴上套设有从动轮，主动轴上套设有与从动轮对齐的主动轮，主动轮与从动轮之间设置有传动杆，传动杆的两端分别套设有传动轮，两个传动轮分别与从动轮和主动轮相互啮合，传动轮为锥齿轮，从动轴外设置有定位箱，定位箱贯穿开设有通孔，从动轴的外壁套设有分别位于从动轮上下两侧的限位凸缘，限位凸缘开设有环形的限位槽，通孔的内壁位于限位槽内，从动轴能相对定位箱转动，主动轴外也设置有定位箱和限位凸缘，两个定位箱之间设置有连接杆，传动杆的两端分别贯穿两个定位箱。
[0016] 本发明作为进一步优选的，封堵组件包括导向杆、滑套和封堵板，导向杆设置在粉碎刀的下端，滑套套设在导向杆上，封堵板设置在滑套的侧壁，导向杆的下端侧壁设置有多个限位块，滑套的下端开设有能与限位块对齐的限位槽，出料口包括定位孔和定位槽，定位孔贯穿设置在粉碎箱的底部中部，滑套的外壁与定位孔的内壁相互适配，限位槽的内壁间距沿自下而上的方向逐渐增大，封堵板的外壁与定位槽的内壁相互适配。
[0017] 本发明作为进一步优选的，从动轴还设有定位环，定位环外转动套设有护罩，护罩位于粉碎刀的外围，护罩的外壁与粉碎箱的内壁相互适配。
[0018] 本发明作为进一步优选的，进料管位于与粉碎箱连通的一端设置有挡板，挡板的上端与进料管的内壁铰接，护罩的外壁能对挡板进行限位以避免进料管的管口开启。
[0019] 本发明作为进一步优选的，壳体的下端设置有输送带，输送带上顺次放置有收集箱，收集箱的上端为开口结构，集中箱的两侧横跨输送带，集中箱沿输送带的输送方向开设有让位孔，收集箱能通过让位孔进入到集中箱内，收集箱能封堵让位孔与集中箱形成相对密闭的空腔。
[0020] 本发明的有益效果体现在：
[0021] 本发明对石油焦、针状焦、天然石墨、人造石墨等负极加工过程产生的D50≤6μm的超细粉进行收集，避免超细粉影响负极浆料及极片加工性能，降低对锂电池的损害；通过对超细粉进行二次成型，变废为宝，提高资源利用，降低石墨负极的原料成本。
[0022] 粉碎后粉末的体积平均粒径D50为4～25μm，一次颗粒粒度小，锂离子传输距离缩短，可实现锂电池快充快放，通过粘接剂对超细超细粉进行粘接，孔隙率高，吸液性能好，反弹小，高倍率循环性能好。
附图说明
[0023] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0024] 图1为本发明的主视示意图；
[0025] 图2为主动轮、从动轮与传动轮的啮合示意图
[0026] 图3为粉碎箱的放大示意图；
[0027] 图4为图3中B处放大结构示意图；
[0028] 图5为图3中出料口处于开启时的状态示意图；
[0029] 图6为方便观察粉碎箱出料口的俯视示意图；
[0030] 图7为图1中A处放大结构示意图；
[0031] 附图中，1‑壳体，2‑粉碎箱，3‑主动轴，301‑主动轮，4‑旋转驱动组件，401‑驱动电机，402‑升降板，403‑支架，404‑液压缸，5‑从动轴，501‑从动轮，6‑传动杆，601‑传动轮，7‑定位箱，8‑限位凸缘，9‑进料管，901‑挡板，10‑粉碎刀，11‑出料口，1101‑定位孔，1102‑定位槽，12‑封堵组件，1201‑导向杆，1202‑滑套，1203‑封堵板，1204‑限位块，1205‑限位槽，13‑护罩，14‑定位环，15‑输送带，16‑集中箱，17‑收集箱。
具体实施方式
[0032] 下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0033] 需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0034] 实施例1
[0035] 本发明的石墨负极超细粉再利用方法，包括如下步骤：
[0036] S1：分别收集石油焦、针状焦、天然石墨和人造石墨作为负极材料加工过程产生的超细粉，超细粉的体积平均粒径D50≤6μm，例如D50为2μm、3μm、5μm和6μm等；
[0037] S2：将S1中得到的四种超细粉分别与粘接剂混合，并分别进行压块得到块体，块体3 3 3 3
密度≥0.6g/cm，例如块体密度为1g/cm、1.2g/cm和1.5g/cm等；

[0038] S3：将S2中得到的块体通过粉碎设备进行粉碎得到粉末，粉末的体积平均粒径D50为4～25μm，例如4μm、10μm、20μm和25μm等，将其中一种或多种粉末混合后进行依次进行石墨化处理、过筛和除磁得到石墨负极材料，石墨化处理的反应温度≥2800℃，例如2800℃、3000℃和3100℃等，过筛的目数为200‑600目，例如200目、300目、400目、450目和600目等。

[0039] 采用上述技术方案后：本发明对石油焦、针状焦、天然石墨、人造石墨等负极加工过程产生的D50≤6μm的超细粉进行收集，避免超细粉影响负极浆料及极片加工性能，降低对锂电池的损害；通过对超细粉进行二次成型，变废为宝，提高资源利用，降低石墨负极的原料成本。粉碎后粉末的体积平均粒径D50为4～25μm，其一次颗粒粒度小，锂离子传输距离缩短，可实现锂电池快充快放，通过粘接剂对超细超细粉进行粘接，孔隙率高，吸液性能好，反弹小，高倍率循环性能好。通过将石油焦、针状焦、天然石墨、人造石墨作为负极材料加工过程产生的超细粉，分别通过粘接剂粘接后压块制成块状，然后将四种原料块状中的一种或多种进行混合，制成混合的石墨负极材料。孔隙率高，吸液性能好，反弹小，高倍率循环性能好。
[0040] 其中，粘结剂包括沥青、树脂、糖类有机物的混合物；压块采用模压机机械挤压或等静压机机械挤压的方式。
[0041] 实施例2
[0042] 如附图1：
[0043] 粉碎设备包括壳体1，壳体1内设置有多个上端开口的粉碎箱2，所有的粉碎箱2呈环形分布，粉碎箱2围合形成的环形中部设置主动轴3，主动轴3连接有旋转驱动组件4，旋转驱动组件4与主动轴3能够同步升降移动，主动轴3的外围啮合传动有多个从动轴5，从动轴5能够与主动轴3同步升降移动，从动轴5与粉碎箱2一一对应，从动轴5的下端位于粉碎箱2内，从动轴5的下端设置有粉碎刀10，粉碎箱2的下端设置有出料口11，出料口11配设有自动启闭的封堵组件12，粉碎箱2的侧壁设置有进料管9，壳体1内设置有集中箱16，集中箱16与每一个出料口11相互连通。
[0044] 旋转驱动组件4包括驱动电机401和升降板402，驱动电机401设置在壳体1上端，主动轴3贯穿壳体1与驱动电机401相互连接，升降板402设置在驱动电机401的上端，壳体1的上端设置有支架403，支架403上设置有液压缸404，液压缸404位于升降板402的上方，液压缸404的伸缩轴与升降板402相互连接。
[0045] 采用上述技术方案后：主动轴3设置在多个粉碎箱2围合形成的环形中部，在主动轴3转动的过程中，主动轴3能够带动周围的从动轴5进行转动，实现仅需要一个主动轴3即可同时带动多个粉碎刀10进行粉碎工作。主动轴3、从动轴5和驱动电机401均能够作为一个整体在液压缸404的驱动下实现升降移动，进而可以实时调节粉碎刀10在粉碎箱2内的相对位置，提高粉碎效率。在粉碎箱2的下端设置有封堵组件12，能够实现机械式的自动下料，保证下料的稳定性。在下料的过程中，所有需要下料的粉碎箱2内的物料均同时下料，在下料的过程中起到预混合的作用，减少后序的混合时间。
[0046] 实施例3
[0047] 如图2：
[0048] 从动轴5上套设有从动轮501，主动轴3上套设有与从动轮501对齐的主动轮301，主动轮301与从动轮501之间设置有传动杆6，传动杆6的两端分别套设有传动轮601，两个传动轮601分别与从动轮501和主动轮301相互啮合，传动轮601为锥齿轮，从动轴5外设置有定位箱7，定位箱7贯穿开设有通孔，从动轴5的外壁套设有分别位于从动轮501上下两侧的限位凸缘8，限位凸缘8开设有环形的限位槽1205，通孔的内壁位于限位槽1205内，从动轴5能相对定位箱7转动，主动轴3外也设置有定位箱7和限位凸缘8，两个定位箱7之间设置有连接杆，传动杆6的两端分别贯穿两个定位箱7。
[0049] 采用上述技术方案后：限位凸缘8套设在从动轴5上跟随从动轴5同步转动，定位箱7套设在限位凸缘8外，限位凸缘8开设有环形的限位槽1205，定位箱7能够与从动轴5发生相对转动，即定位箱7能够对从动轴5起到支撑作用的同时，不会限制从动轴5的转动，并且通过分别套设在主动轴3和从动轴5上的定位箱7，两个定位箱7之间通过连接杆相互连接作为一个整体，使主动轴3和从动轴5在轴向上不会发生相对移动。从而实现主动轴3与从动轴5能够各自绕自身轴线转动的同时，能够同步升降动。两个定位箱7对传动轴起到固定作用，保证传动的稳定性。

[0050] 实施例4
[0051] 如附图3‑6：
[0052] 封堵组件12包括导向杆1201、滑套1202和封堵板1203，导向杆1201设置在粉碎刀10的下端，滑套1202套设在导向杆1201上，封堵板1203设置在滑套1202的侧壁，导向杆1201的下端侧壁设置有多个限位块1204，滑套1202的下端开设有能与限位块1204对齐的限位槽
1205，出料口11包括定位孔1101和定位槽1102，定位孔1101贯穿设置在粉碎箱2的底部中部，滑套1202的外壁与定位孔1101的内壁相互适配，限位槽1205的内壁间距沿自下而上的方向逐渐增大，封堵板1203的外壁与定位槽1102的内壁相互适配。

[0053] 采用上述技术方案后：导向杆1201设置在粉碎刀10的下端，导向杆1201与从动轴5作为一个整体同步转动，滑套1202套设在导向杆1201上，滑套1202能够相对导向杆1201转动，即滑套1202和封堵板1203不会影响导向杆1201的转动。粉碎刀10工作的过程中，滑套1202和封堵板1203封堵出料口11，由于出料口11的特殊结构：定位槽1102的宽度自下而上逐渐增大，即当封堵板1203位于定位槽1102内，定位槽1102能够对封堵板1203起到支撑作用，封堵板1203和滑套1202起到封堵出料口11的作用。当需要排料时，在液压缸404的作用下，从动轴5向上移动，此时导向杆1201相对滑套1202滑动，即导向杆1201持续向上移动，滑套1202保持不动；当导向杆1201的限位块1204进入到滑槽的限位槽1205内时，此时导向杆
1201与滑槽作为一个整体，导向杆1201能够带动滑套1202和封堵板1203向上移动开启出料口11。并且，封堵板1203此时能够跟随导向杆1201移动转动，进而实现封堵板1203的下端能够在粉碎箱2内做圆周运动，起到刮板的作用，将粉碎箱2底部的物料刮到出料口11出排除，避免粉碎箱2内排料不干净的问题。

[0054] 实施例5
[0055] 从动轴5套还设有定位环14，定位环14外转动套设有护罩13，护罩13位于粉碎刀10的外围，护罩13的外壁与粉碎箱2的内壁相互适配。进料管9位于与粉碎箱2连通的一端设置有挡板901，挡板901的上端与进料管9的内壁铰接，护罩13的外壁能对挡板901进行限位以避免进料管9的管口开启。
[0056] 采用上述技术方案后：通过设置护罩13，对粉碎箱2的内部起到相对密封的作用，避免扬尘以及物料飞溅的问题。同时，护罩13的外壁能够对挡板901起到阻挡作用，避免粉碎刀10工作的过程中，仍从进料管9内进料，影响粉碎工作的正常进行。
[0057] 实施例6
[0058] 如附图7：
[0059] 壳体1的下端设置有输送带15，输送带15上顺次放置有收集箱17，收集箱17的上端为开口结构，集中箱16的两侧横跨输送带15，集中箱16沿输送带15的输送方向开设有让位孔，收集箱17能通过让位孔进入到集中箱16内，收集箱17能封堵让位孔与集中箱16形成相对密闭的空腔。
[0060] 采用上述技术方案后：通过设置集中箱16和收集箱17，集中箱16起到一个防尘的作用，收集箱17在输送带15顺利移动的过程中，收集箱17顺次与集中箱16形成相对密封的空间，起到避免扬尘的作用。
[0061] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

专利地区：云南

专利申请日期：2021-09-30

专利公开日期：2024-01-02

专利公告号：CN113912055B