中国粉体网讯 石墨是我国优势矿种之一，亦是重要的战略矿物资源，利用新技术精细加工的天然石墨新材料在电子、化工、轻工、军工、国防、航天等多种领域发挥了关键作用。据悉，天然石墨市场现-195主流报3200-3700元/吨。球化石墨主流报14000-21000元/吨。从天然到球化，石墨是如何实现“身价倍增”的？
石墨根据其结晶不同，分为晶质石墨(鳞片)和隐晶质石墨(土状)两类。《球化天然石墨》（JC/T 2315-2016）标准适用于以天然鳞片石墨为原料，采用机械物理方法处理成的球形或类球形的石墨产品，并指出球化天然石墨的理化性能应符合以下规定：
表1 球化天然石墨分级
表2 球化天然石墨型号
球化天然石墨的理化性能要求
球化石墨，前景广阔
一方面，随着地球上石油能源日益减少，人类对环境保护的日益重视，以清洁环保的电动汽车不断替代污染严重的汽柴油汽车将成为大势所趋。而电动车与电力存储市场的快速增长意味着锂电池需求上升。按照国家提出的目标，2020年我国电动汽车可达400万辆，按每辆汽车配备3块电池，每块混合动力轿车电池负极材料20公斤计算，将带动24万吨负极材料的生产规模。
中国动力电池产能与需求对比
电池负极材料需求预测
2009-2014年我国球化石墨进口量
另一方面，石墨作为燃料电池、锂离子电池、超级电容器等新型高效能源器件生产的辅助原料，具有广阔的市场前景。上世纪末，天然石墨首先在日本用于锂离子电池的负极材料来替代价格昂贵的人造石墨，本世纪初，我国也成功的应用天然鳞片石墨原料开发以适应锂离子电池生产的负极材料，即球形石墨的改性产品，从此，锂离子电池产业链进入了一个崭新的时代。
球形石墨材料具有良好的导电性，结晶度高，成本低，理论嵌锂容量高，充放电电位低且平坦，循环寿命长，绿色环保等特点，作为锂离子电池负极材料重要部分，是国内外锂离子电池生产用负极材料的换代产品。
球形石墨生产工艺研究进展
球形石墨是以优质高碳天然鳞片石墨为原料、采用先进加工工艺对石墨表面进行改性处理，生产的不同细度，形似椭圆球形的石墨产品。
球形石墨加工机理：首先把天然鳞片石墨粉粉碎成适宜的粒度，然后再进行去棱角化的加工处理，使之最终形成椭球形或类球形的外形，同时利用分级装置将球形颗粒与去棱角化过程中剥离下来的细粉分离开来，便可得到正态分布的球形石墨。
鳞片石墨微粉球形化工艺
首先，对于石墨原料的选择。
一方面，原料的粒度要合适。太粗成本较高；太细影响球形石墨产出率，辅产品太多，也会增加原料成本。研究表明，采用-100目粒度的原料来生产球形石墨比较合适。
另一方面，含碳量也是一个非常值得重视的因素。含碳量越高，其原料成本也就越高，含碳量越低，提纯遍数增加，也会加剧设备的磨损，总成本也会增大。经实践积累，含95%~96%的原料，综合成本最经济。
其次，关于球形石墨加工设备的选择。
（1）球形工艺中使用比较多的是气流涡旋粉碎机，其既具有粉碎的性能又具有去棱角化的效果。此外，分级设备的好坏会直接影响到球形化石墨的产出率和球形石墨的技术指标控制，所以选择时要加以重视。
（2）用于锂离子电池的石墨负极材料，其纯度要求往往在99.95%以上，因此，提纯工艺在整个生产过程中必不可少且至关重要。目前，高纯球形石墨的生产一般采用化学提纯方法生产，所用化工原料都是强酸类物质，故提纯设备必须是耐酸耐腐蚀设备。同时，由于化学提纯都是在一定的温度下完成的，所以设备还同时具备一定的耐高温性能。
（3）化学反应结束后，球形石墨中的杂质都被溶解于反应溶液中，只有通过洗涤才能将杂质带走。工艺上采用的洗涤设备主要有压滤机和离心机两种。压滤机的优点是回收率高，跑料少，劳动强度低，安全易操作，缺点是洗涤效果相对较差，有死角洗不到。而离心机的优点是洗涤较充分，效果好，但缺点也较多，如跑料多，浪费大，出料时劳动强度大，安全易性不如压滤机，同时比较浪费水。将二者结合使用效果好。
（4）把提纯洗涤合格后的球形石墨烘干去水分，将水分控制在0.5%以下。在烘干过程中，最容易出现的问题是二次污染，即球形石墨烘干后出现因混入杂质而成为不合格品，主要表现为含碳量和微量元素的指标不合格。采用较多的烘干设备有烘干窑，微波烘干机和烘干炉等。
小结
虽然球形石墨应用在锂离子电池中还存在一些问题，如安全问题、循环问题及大电流快充快放电等，但是国内的研究在进一步的提高。如浙江丰利“锂电池负极材料石墨球形化成套装备及技术的开发”项目被列入浙江省重点技术创新专项计划。其生产线加工后的产品结晶配向良好，圆形度高，质量稳定;生产线采用全自动控制，操作简便，大大降低了能耗，提高了生产效率。随着环保理念的增强，未来人们对球形石墨的需求将会成倍甚至成百倍的增长。锂离子电池负极材料用球形石墨会为天然石墨在新能源领域的应用开辟广阔的前景。
