【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，尤其涉及一种氮掺杂改性人造石墨及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池充电时，正极产生的锂离子经过电解液嵌入负极，负极嵌入的锂离子越多，充电容量越高。负极材料主要影响锂离子电池的首次库伦效率，能量密度、循环性能等，是锂离子电池最重要的原材料之一。
2、石墨类负极材料由于资源丰富，价格低廉，且在锂化过程中具备体积变化率小(＜10％)、结构稳定等优势，一直占据负极材料的绝对市场。虽然锂离子理论上可在石墨中完全可逆嵌脱，但实际应用过程中首次循环存在容量衰减的状况，由于石墨的各向异性结构限制了锂离子在石墨结构中的自由扩散，导致其倍率性能差，难以满足实际应用的要求。为了提升石墨材料的储锂性能，进而提升锂离子电池的倍率性能，通常通过掺杂的方式来提升石墨材料的比容量，例如将磷、硼、硫、氮等元素掺入石墨材料中提升石墨材料的比容量。
3、专利cn114188511a公开了一种氮掺杂碳包覆石墨复合材料的制备方法，通过将含氮混合物与石墨类材料混合，经过热处理再与包覆剂混合，将得到的混合物再次进行热处理，得到所述氮掺杂碳包覆石墨复合材料，从而改善材料的孔隙结构，优化材料的动力学性能。但是这种制备方法，人造石墨制备与氮掺杂、碳包覆过程分离，增加了工艺流程、制备过程复杂。
技术实现思路
1、基于上述技术问题，本专利技术提供了一种氮掺杂改性人造石墨的制备方法，所述方法能够在制备人造石墨的同时实现氮掺杂改性，由此得到的改性人造石墨在保持原始结晶度的
2、本专利技术具体方案如下：
3、本专利技术目的之一在于，提供了一种氮掺杂改性人造石墨的制备方法，包括：将原料焦与氮掺杂改性剂混合，得到混合原料；将混合原料与粘结剂混合后，经造粒、碳化、石墨化得到；所述氮掺杂改性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
4、本专利技术以聚乙烯吡咯烷酮(pvp)作为氮掺杂改性剂，聚乙烯吡咯烷酮是一种非离子型高分子化合物，极易溶于水，又溶于大部分有机溶剂，在600℃左右会发生碳化，可以在人造石墨材料表面形成碳包覆；同时，由于pvp中也含有n元素，因此，在形成碳包覆的同时实现了氮掺杂。由此得到的人造石墨，具有亲水性，其电化学性能获得有效提升。
5、优选地，氮掺杂改性剂的加入量为原料焦的10～30wt.％。
6、优选地，原料焦选自针状焦、石油焦、沥青焦中至少一种。
7、优选地，原料焦的粒径d50为9～11μm。
8、优选地，粘结剂选自石油沥青、煤沥青、天然沥青中至少一种。
9、优选的，粘结剂的加入量为混合原料的1～3wt.％。
10、优选地，造粒时，将混合原料与粘结剂混合后在氮气环境下，设置升温曲线，使得热处理温度为400～650℃，持续加热5～6h。
11、优选地，升温曲线分为4个阶段，具体为：(1)室温升至400～430℃，保温0.5～1h；(2)升温至480～510℃，保温0.5～1h；(3)升温至550～570℃，保温1～1.5h；(4)升温至600～650℃，保温0.2～1h。
12、优选地，造粒后颗粒粒径d50为16～18μm。
13、优选地，碳化时，根据设定的升温曲线进行碳化处理；碳化温度为400～1000℃，持续加热1～10h。
14、优选地，石墨化温度为2800～3200℃，石墨化时间为5～25h。
15、本专利技术目的之二在于，提供了一种氮掺杂改性人造石墨，采用以上任一项所述方法制备得到。
16、本专利技术目的之三在于，提供了一种锂离子电池，包括负极材料，所述负极材料为上述氮掺杂改性人造石墨。
17、本专利技术有益效果为：
18、本专利技术提供了一种氮掺杂改性人造石墨的制备方法，能够在制备人造石墨的过程中，通过对原料焦的修饰改性同步完成氮掺杂。由此得到的改性人造石墨在保持原始结晶度的同时具有亲水性，其电化学性能获得有效提升。
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1.一种氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，包括：将原料焦与氮掺杂改性剂混合，得到混合原料；将混合原料与粘结剂混合后，经造粒、碳化、石墨化得到；所述氮掺杂改性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
2.根据权利要求1所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，氮掺杂改性剂的加入量为原料焦的10～30wt.％。
3.根据权利要求1或2所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，原料焦选自针状焦、石油焦、沥青焦中至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，粘结剂选自石油沥青、煤沥青、天然沥青中至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，粘结剂的加入量为混合原料的1～3wt.％。
6.根据权利要求1或2所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，造粒时，将混合原料与粘结剂混合后在氮气环境下，设置升温曲线，使得热处理温度为400～650℃，持续加热5～6h。
7.根据权利要求1或2所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，碳化时，根据设
8.根据权利要求1或2所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，石墨化温度为2800～3200℃，石墨化时间为5～25h。
9.一种氮掺杂改性人造石墨，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述方法制备得到。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括负极材料；负极材料为权利要求9所述氮掺杂改性人造石墨。
...【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，包括：将原料焦与氮掺杂改性剂混合，得到混合原料；将混合原料与粘结剂混合后，经造粒、碳化、石墨化得到；所述氮掺杂改性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
2.根据权利要求1所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，氮掺杂改性剂的加入量为原料焦的10～30wt.％。
3.根据权利要求1或2所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，原料焦选自针状焦、石油焦、沥青焦中至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，粘结剂选自石油沥青、煤沥青、天然沥青中至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的氮掺杂改性人造石墨的制备方法，其特征在于，粘结剂的加入量为混合原料的1～3wt.％。
...【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊俊，慈蒙蒙，常元钦，
申请(专利权)人：合肥国轩新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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