本發(fā)明屬于新能源電池材料領域，具體涉及一種鋰離子電池負極改性材料的制備方法。
背景技術：
規(guī)模化儲能、電動工具、電動汽車、便攜式電子設備等對鋰離子電池的比能量、比功率、安全性和循環(huán)壽命等提出了越來越高的要求。雖然鋰離子電池的性能受正負極材料、電解質、粘結劑和集流體、隔膜等眾多因素的影響，但影響其電化學性能的關鍵在于組成電池的電解質和正負極材料的性能，負極材料是影響鋰離子電池電化學性能的關鍵之一。
石墨負極材料具有充放電電壓平臺低、安全性好以及成本低且價格低廉等優(yōu)勢，目前商業(yè)化鋰離子電池主要采用的負極材料。但石墨負極材料的層狀結構容易導致電解液溶劑離子的共嵌入，從而引起石墨層狀結構的破壞，進而影響石墨負極材料的庫侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性。石墨材料的各向異性結構特征也限制了鋰離子在石墨結構中的自由擴散，從而影響石墨負極材料的倍率性能發(fā)揮。這些問題使得簡單的石墨負極材料難以滿足日益發(fā)展的電子設備、電動汽車等對高性能鋰離子電池的要求。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種聚乙烯吡咯烷酮(pvp)改性石墨的負極材料，比天然石墨的放電容量及首次效率高，還改善了天然石墨循環(huán)穩(wěn)定性差的缺陷。
為解決上述技術問題，本發(fā)明一種鋰離子電池負極改性材料的制備方法，所述負極改性材料為在天然石墨上利用聚乙烯吡咯烷酮進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層，制備方法如下：
(1)將所述聚乙烯吡咯烷酮與天然石墨按比例0.01～1:1混合在4-5倍質量的乙醇中得到混合物a；
(2)將所述混合物a攪拌后過濾，得到混合物b；
(3)將所述混合物b加熱炭化，得到混合物c；
(4)將混合物c冷卻后，粉碎至粒徑為3～20μm，即得所述的聚乙烯吡咯烷酮改性石墨的負極材料。
進一步地，(2)中所述的攪拌環(huán)境溫度為0～90℃，攪拌時間為1～2h。
進一步地，(3)中所述炭化溫度為300～700℃，炭化時間為1～5h。
具體地，所述炭化在氮氣保護下進行。
進一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮為有機硅改性聚乙烯吡咯烷酮。
本發(fā)明的有益效果是：利用本發(fā)明提供的制備方法，將改性聚乙烯吡咯烷酮與天然石墨經(jīng)過處理后，制得的負極材料的放電容量及首次效率比天然石墨分別提高了18mah/g和13％，碳化包覆樣品首次效率也提高了11％。石墨表面碳化包覆樣品不僅首次效率比天然石墨高，之后的循環(huán)效率也比天然石墨高將近80％，說明石墨經(jīng)過包覆處理后，改善了天然石墨循環(huán)穩(wěn)定性差的缺陷，包覆在石墨表面的聚乙烯吡咯烷酮炭膜起到了阻止大體積溶劑分子共嵌入的作用，使石墨層只在小范圍內可逆地膨脹收縮，而不致迅速塌陷崩潰，從而延長了石墨負極的循環(huán)壽命。
具體實施方式
下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
對比例：
(1)將天然石墨混合在4-5倍質量的乙醇中得到混合物a；
(2)將所述混合物a攪拌后過濾，得到混合物b；
(3)將所述混合物b加熱炭化，得到混合物c；
(4)將混合物c冷卻后，粉碎至粒徑為3～20μm
進一步地，(2)中所述的攪拌環(huán)境溫度為0～90℃，攪拌時間為1～2h。
進一步地，(3)中所述炭化溫度為300～700℃，炭化時間為1～5h。
具體地，所述炭化在氮氣保護下進行。
實施例1
本發(fā)明的一個具體實施例中，公開了一種鋰離子電池負極改性材料的制備方法，所述負極材料為在天然石墨上利用聚乙烯吡咯烷酮進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層，所述聚乙烯吡咯烷酮樹脂為有機硅改性聚乙烯吡咯烷酮。通過以下步驟制得：
(1)將5g改性聚乙烯吡咯烷酮與100g天然石墨混合在500g的乙醇中得到混合物a；
(2)在20℃攪拌30min后過濾，得到混合物b；
(3)將混合物b在氮氣保護下加熱炭化，炭化溫度為600℃，炭化時間為1h，炭化需要在氮氣保護下進行，得到混合物c；
(4)將混合物c冷卻后，粉碎至粒徑為3～10μm，即得所述的聚乙烯吡咯烷酮改性石墨的負極材料。得到的負極材料能夠與電解液有很好的相容性，具有更好的加工性能，電池的循環(huán)壽命增強。
實施例2
本發(fā)明的另一個具體實施例中，公開了一種鋰離子電池負極改性材料的制備方法，所述負極材料為在天然石墨上利用聚乙烯吡咯烷酮進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層，所述的聚乙烯吡咯烷酮樹脂為有機硅改性聚乙烯吡咯烷酮。通過以下步驟制得：
(1)將5g改性聚乙烯吡咯烷酮與200g天然石墨混合在1000g的乙醇中得到混合物a；
(2)在20℃攪拌90min后過濾，得到混合物b；
(3)將混合物b在氮氣保護下加熱炭化，炭化溫度為600℃，炭化時間為1h，炭化需要在氮氣保護下進行，得到混合物c；
(4)將混合物c冷卻后，粉碎至粒徑為5～10μm，即得所述的聚乙烯吡咯烷酮改性石墨的負極材料。
實施例3
本發(fā)明的再一個具體實施例中，公開了一種鋰離子電池負極改性材料的制備方法，所述負極材料為在天然石墨上利用聚乙烯吡咯烷酮進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層，所述的聚乙烯吡咯烷酮樹脂為有機硅改性聚乙烯吡咯烷酮。通過以下步驟制得：
(1)將5g改性聚乙烯吡咯烷酮與300g天然石墨混合在1500g的乙醇中得到混合物a；
(2)在30℃攪拌60min后過濾，得到混合物b；
(3)將混合物b在氮氣保護下加熱炭化，炭化溫度為700℃，炭化時間為1h，炭化需要在氮氣保護下進行，得到混合物c；
(4)將混合物c冷卻后，粉碎至粒徑為5～15μm，即得所述的聚乙烯吡咯烷酮改性石墨的負極材料。
本發(fā)明的有益效果是：利用本發(fā)明提供的制備方法，將改性聚乙烯吡咯烷酮與天然石墨經(jīng)過處理后，制得的負極材料的平均放電容量及首次效率比對比例中天然石墨分別提高了18mah/g和13％，碳化包覆樣品首次效率也提高了11％。石墨表面碳化包覆樣品不僅首次效率比天然石墨高，之后的循環(huán)效率也比天然石墨高將近80％，說明石墨經(jīng)過包覆處理后，改善了天然石墨循環(huán)穩(wěn)定性差的缺陷，包覆在石墨表面的聚乙烯吡咯烷酮炭膜起到了阻止大體積溶劑分子共嵌入的作用，使石墨層只在小范圍內可逆地膨脹收縮，而不致迅速塌陷崩潰，從而延長了石墨負極的循環(huán)壽命。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。