CN113346057A - 一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进及测试方法 - Google Patents

一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进及测试方法，所述改进方法为：对锂电池的负极材料进行改性处理，所述锂电池的负极材料为石墨材料或钛酸锂材料，所述石墨材料的改性方法包括：多级氧化改性方法，氢氧化镁包覆改性方法，银、钾共掺杂改性方法和复合改性方法，所述钛酸锂的改性方法包括：改性碳包覆改性方法、改性碳掺杂改性方法和复合改性方法，所述测试方法包括锂电池电容量测试、形变稳定性测试、导电性测试和循环次数测试。总之，本发明具有方法先进、改进成本低、改进效果好等优点。

Description

一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进及测试方法
技术领域
本发明属于电池材料技术领域，具体是涉及一种基于材料改性技术的锂电池电性能改 进及测试方法。
背景技术
锂离子电池作为动力电池和储能电池，发展相当迅速，其中负极材料商业化至关重要。 目前商业化的有石墨类碳负极材料和LTO(Li4Ti5O12)负极材料。
石墨类碳负极材料具有平台电位低、电压稳定和可逆容量高等优点。但其容量低，只 有372mAh/g，LixC6高的晶面层间距在Li+脱嵌过程中会引起石墨层间距变化，造成石墨层 脱落、粉化；低平台电位在Li+嵌入过程易形成锂枝晶，刺穿SEI模，影响电池的循环可逆性，同时会引起有机溶剂分子和Li+共嵌入，引起石墨体积变化，影响电池使用寿命。
LTO负极材料作为“零应变”材料循环寿命长，安全性能高且绿色环保，可解决石墨负极存在的因材料体积变化引起的可逆容量损失。钛源具有稳定性和低磁性的特点，不会引起初始容量损失及扰动电场，电压平台稳定。但LTO材料有两点不足：电子和离子电导 率低；理论比容量仅为175mAh/g，能量密度较低。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进及测 试方法。
本发明的技术方案是：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，所述改进方 法为：对锂电池的负极材料进行改性处理，所述锂电池的负极材料为石墨材料或钛酸锂材 料，所述改性处理方法包括：对石墨材料进行氧化改性、包覆改性或掺杂改性三种方法中 的一种或两种以上的组合改性，对钛酸锂材料进行包覆改性和/或掺杂改性。
进一步地，所述锂电池的负极材料为石墨材料时，对石墨材料的改性处理方法包括： 1)多级氧化改性方法，2)氢氧化镁包覆改性方法，3)银、钾共掺杂改性方法，4)先多 级氧化改性，然后对氧化改性的石墨材料进行氢氧化镁包覆改性，最后对包覆改性的石墨 材料进行银、钾共掺杂改性的复合改性方法，单一的改性方法对于锂电池电性能的提升较 为有限，将多种方法复合可以更好的提高锂电池的电性能。
进一步地，所述多级氧化改性方法为：配制质量浓度为95-98％的高溴酸于反应釜中， 向所述高溴酸中加入与高溴酸质量比为3-5:8的石墨粉，在0-5℃下搅拌反应10-20min得 到第一次反应溶液，向所述第一次反应溶液中加入与石墨粉质量比为1-3:1的高锰酸钾溶 液，升温至30-40℃后密封保温1-2h得到第二次反应溶液，将所述第二次反应溶液升温至 80-90℃，加入与石墨粉质量比为1-2:1的次氯酸钠溶液，搅拌反应40-50min后冷却至室温，得到第三次反应溶液，将所述第三次反应溶液用稀盐酸溶液洗涤至中性，将洗涤后溶液过滤后沉淀物在干燥箱中以60-80℃的温度烘干，研磨后得到氧化改性的石墨材料，氧化改性可以改变石墨材料的表面理化性质，提高稳定性和电容量。
进一步地，所述氢氧化镁包覆改性方法为：向去离子水中加入表面活性剂，去离子水 与表面活性剂的质量比为5:1-3，表面活性剂为炔二醇表面活性剂，搅拌去离子水至表面 活性剂充分溶解于去离子水中，得到活性水溶液，取与表面活性剂质量比为1-3:3的石墨 粉加入至所述活性水溶液中，用50000-60000Hz的超声波对活性水溶液进行超声波分散， 使石墨充分分散在活性水溶液中，得到悬浮液，将悬浮液加热至90-100℃，向悬浮液中加 入与悬浮液质量比为1-2:1的硫酸镁溶液，硫酸镁溶液质量浓度为30-50％，搅拌反应，反 应过程中向悬浮液中以1-5ml/min的速度滴加氢氧化钠溶液，直至悬浮液pH至中性停止滴加，待悬浮液冷却至室温后结束搅拌，过滤悬浮液，将过滤沉淀物用去离子水清洗后烘干，即得包覆改性的石墨材料，氢氧化镁包覆改性可以使石墨层间距和结构得到改善，进一步提高稳定性，防止石墨层脱落和粉化。
进一步地，所述银、钾共掺杂改性方法为：配制质量浓度为5-20％的氨水，称取质量 比为1-3:1-2:10的硝酸银、碳酸钾和石墨粉于反应釜中搅拌均匀，将配制好的氨水加入至反应釜中作为反应溶剂，搅拌状态下反应3-5h得到反应溶液，将所述反应溶液转移至 微波发生器中，在1000-2000MHz、50-80℃的条件下微波处理1-2h，微波处理结束后将所 述反应溶液用去离子水吸至溶液呈中性，过滤反应溶液得到沉淀物，将所述沉淀物在干燥 箱中以60-80℃烘干，然后转移至煅烧炉中，在保护气体氛围下煅烧，得到银、钾共掺杂 改性的石墨材料，银、钾共掺杂改性可以通过在石墨材料内掺杂可以提高电容量的材质来 使石墨负极的离子在嵌入、脱出过程中稳定性提高，增强锂电池循环寿命。
进一步地，所述锂电池的负极材料为钛酸锂材料时，对钛酸锂材料的改性处理方法包 括：1)改性碳包覆改性方法，2)改性碳掺杂改性方法，3)先用改性碳包覆改性钛酸锂材料，然后对包覆改性后钛酸锂材料进行改性碳掺杂改性的复合改性方法，单一改性方法对钛酸锂的理化性能提升较小，两种方法结合可以更好的提高钛酸锂材料作为锂电池负极材料的电性能。
进一步地，所述改性碳包覆改性方法为：将质量比为1-5:8的钛酸锂粉末和去离子水 混合均匀得到初混溶液，用20-30KHz的超声波对初混溶液进行超声波分散，使钛酸锂粉末均匀分散在去离子水中，得到分散悬浮液，用20-30KHz的超声波对初混溶液进行超声 波分散，使钛酸锂粉末均匀分散在去离子水中，得到分散悬浮液，将分散悬浮液温度控制 在50-80℃，向分散悬浮液中加入与钛酸锂粉末质量比为2-3:2的改性碳粉末，再用 40-50KHz的超声波对分散悬浮液进行超声波处理，使分散悬浮液温度上升至200-300℃， 自然冷却至室温后将分散悬浮液过滤，将过滤沉淀物用去离子水清洗烘干，即得改性碳包 覆改性的钛酸锂材料，改性碳包覆改性可以使钛酸锂贡献低形变，提高钛酸锂材料作为锂 电池负极的稳定性。和高比容量、高导电性。
进一步地，所述改性碳掺杂改性方法为：取质量比为1-3:1的钛酸锂粉末和改性碳粉 于反应釜中搅拌均匀得到混合粉末，向反应釜中加入与混合粉末质量比为2-3:1的乙醇作 为反应溶剂，将反应釜放入水热反应器中，加热至110-150℃，反应3-5h，反应结束后取出反应釜冷却至室温，过滤反应生成物，将反应生成物用去离子水洗至中性，在60-80℃ 下烘干即得改性碳掺杂改性的钛酸锂材料，改性碳掺杂改性可以提高钛酸锂材料作为锂电池负极材料的比容量和导电性。
优选地，所述改性碳为碱改性纳米碳纤维，碱改性纳米碳纤维抗氧化性能提升，作为 掺杂改性材料可以提高钛酸锂材料的稳定性、比容量和导电性。
进一步地，对上述改进方法得到的锂电池电性能进行测试，所述测试方法包括锂电池 电容量测试、形变稳定性测试、导电性测试和循环次数测试，通过电性能测试结果，分析 比较改性后锂电池负极材料对锂电池电性能的影响，使改性后电性能最优负极材料应用于 锂电池。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进及测 试方法，通过分别选用石墨和钛酸锂作为锂电池的负极材料，并分别对石墨和钛酸锂负极 材料进行多种方法改性，通过该善负极材料原料的理化性质、层间距、表面性能等方式提 高锂电池的比容量、稳定性、导电性，并且将多种改性方法进行结合，对负极材料进行复 合改性，单一的改性方法对于锂电池电性能的提升较为有限，将多种方法复合可以更好的 提高锂电池的电性能，对各种方法改性后的锂电池电化学性能进行测试，分析比较改性后 锂电池负极材料对锂电池电性能的影响，使改性后电性能最优负极材料应用于锂电池。总 之，本发明具有方法先进、改进成本低、改进效果好等优点。
具体实施方式
为便于对本发明技术方案的理解，下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释说明， 实施例并不构成对发明保护范围的限定。
实施例1：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为多级氧化改性，
多级氧化改性方法为：配制质量浓度为95％的高溴酸于反应釜中，向高溴酸中加入与 高溴酸质量比为3:8的石墨粉，在0℃下搅拌反应10min得到第一次反应溶液，向第一次 反应溶液中加入与石墨粉质量比为1:1的高锰酸钾溶液，升温至30℃后密封保温1h得到第二次反应溶液，将第二次反应溶液升温至80℃，加入与石墨粉质量比为1:1的次氯酸钠溶液，搅拌反应40min后冷却至室温，得到第三次反应溶液，将第三次反应溶液用稀盐酸 溶液洗涤至中性，将洗涤后溶液过滤后沉淀物在干燥箱中以60℃的温度烘干，研磨后得到 氧化改性的石墨材料。
实施例2：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为多级氧化改性，
多级氧化改性方法为：配制质量浓度为97％的高溴酸于反应釜中，向高溴酸中加入与 高溴酸质量比为4:8的石墨粉，在3℃下搅拌反应15min得到第一次反应溶液，向第一次 反应溶液中加入与石墨粉质量比为2:1的高锰酸钾溶液，升温至35℃后密封保温2h得到第二次反应溶液，将第二次反应溶液升温至85℃，加入与石墨粉质量比为2:1的次氯酸钠溶液，搅拌反应45min后冷却至室温，得到第三次反应溶液，将第三次反应溶液用稀盐酸 溶液洗涤至中性，将洗涤后溶液过滤后沉淀物在干燥箱中以70℃的温度烘干，研磨后得到 氧化改性的石墨材料。
实施例3：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为多级氧化改性，
多级氧化改性方法为：配制质量浓度为98％的高溴酸于反应釜中，向高溴酸中加入与 高溴酸质量比为5:8的石墨粉，在5℃下搅拌反应20min得到第一次反应溶液，向第一次 反应溶液中加入与石墨粉质量比为3:1的高锰酸钾溶液，升温至40℃后密封保温2h得到第二次反应溶液，将第二次反应溶液升温至90℃，加入与石墨粉质量比为2:1的次氯酸钠溶液，搅拌反应50min后冷却至室温，得到第三次反应溶液，将第三次反应溶液用稀盐酸 溶液洗涤至中性，将洗涤后溶液过滤后沉淀物在干燥箱中以80℃的温度烘干，研磨后得到 氧化改性的石墨材料。
实施例4：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为氢氧化镁包覆 改性，
氢氧化镁包覆改性方法为：向去离子水中加入表面活性剂，去离子水与表面活性剂的 质量比为5:1，表面活性剂为炔二醇表面活性剂，搅拌去离子水至表面活性剂充分溶解于 去离子水中，得到活性水溶液，取与表面活性剂质量比为1:3的石墨粉加入至活性水溶液 中，用50000Hz的超声波对活性水溶液进行超声波分散，使石墨充分分散在活性水溶液中， 得到悬浮液，将悬浮液加热至90℃，向悬浮液中加入与悬浮液质量比为1:1的硫酸镁溶液， 硫酸镁溶液质量浓度为30％，搅拌反应，反应过程中向悬浮液中以1ml/min的速度滴加氢 氧化钠溶液，直至悬浮液pH至中性停止滴加，待悬浮液冷却至室温后结束搅拌，过滤悬 浮液，将过滤沉淀物用去离子水清洗后烘干，即得包覆改性的石墨材料。
实施例5：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为氢氧化镁包覆 改性，
氢氧化镁包覆改性方法为：向去离子水中加入表面活性剂，去离子水与表面活性剂的 质量比为5:2，表面活性剂为炔二醇表面活性剂，搅拌去离子水至表面活性剂充分溶解于 去离子水中，得到活性水溶液，取与表面活性剂质量比为2:3的石墨粉加入至活性水溶液 中，用55000Hz的超声波对活性水溶液进行超声波分散，使石墨充分分散在活性水溶液中， 得到悬浮液，将悬浮液加热至95℃，向悬浮液中加入与悬浮液质量比为2:1的硫酸镁溶液， 硫酸镁溶液质量浓度为40％，搅拌反应，反应过程中向悬浮液中以3ml/min的速度滴加氢 氧化钠溶液，直至悬浮液pH至中性停止滴加，待悬浮液冷却至室温后结束搅拌，过滤悬 浮液，将过滤沉淀物用去离子水清洗后烘干，即得包覆改性的石墨材料。
实施例6：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为氢氧化镁包覆 改性，
氢氧化镁包覆改性方法为：向去离子水中加入表面活性剂，去离子水与表面活性剂的 质量比为5:3，表面活性剂为炔二醇表面活性剂，搅拌去离子水至表面活性剂充分溶解于 去离子水中，得到活性水溶液，取与表面活性剂质量比为3:3的石墨粉加入至活性水溶液 中，用60000Hz的超声波对活性水溶液进行超声波分散，使石墨充分分散在活性水溶液中， 得到悬浮液，将悬浮液加热至100℃，向悬浮液中加入与悬浮液质量比为2:1的硫酸镁溶 液，硫酸镁溶液质量浓度为40％，搅拌反应，反应过程中向悬浮液中以5ml/min的速度滴 加氢氧化钠溶液，直至悬浮液pH至中性停止滴加，待悬浮液冷却至室温后结束搅拌，过滤悬浮液，将过滤沉淀物用去离子水清洗后烘干，即得包覆改性的石墨材料。
实施例7：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为银、钾共掺杂 改性，
银、钾共掺杂改性方法为：配制质量浓度为5％的氨水，称取质量比为1:1:10的硝酸 银、碳酸钾和石墨粉于反应釜中搅拌均匀，将配制好的氨水加入至反应釜中作为反应溶剂， 搅拌状态下反应3h得到反应溶液，将反应溶液转移至微波发生器中，在1000MHz、50℃的 条件下微波处理1h，微波处理结束后将反应溶液用去离子水吸至溶液呈中性，过滤反应溶 液得到沉淀物，将沉淀物在干燥箱中以60℃烘干，然后转移至煅烧炉中，在保护气体氛围 下煅烧，得到银、钾共掺杂改性的石墨材料。
实施例8：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为银、钾共掺杂 改性，
银、钾共掺杂改性方法为：配制质量浓度为10％的氨水，称取质量比为2:1:10的硝酸 银、碳酸钾和石墨粉于反应釜中搅拌均匀，将配制好的氨水加入至反应釜中作为反应溶剂， 搅拌状态下反应4h得到反应溶液，将反应溶液转移至微波发生器中，在1500MHz、65℃的 条件下微波处理2h，微波处理结束后将反应溶液用去离子水吸至溶液呈中性，过滤反应溶 液得到沉淀物，将沉淀物在干燥箱中以70℃烘干，然后转移至煅烧炉中，在保护气体氛围 下煅烧，得到银、钾共掺杂改性的石墨材料。
实施例9：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为银、钾共掺杂 改性，
银、钾共掺杂改性方法为：配制质量浓度为20％的氨水，称取质量比为3:2:10的硝酸 银、碳酸钾和石墨粉于反应釜中搅拌均匀，将配制好的氨水加入至反应釜中作为反应溶剂， 搅拌状态下反应5h得到反应溶液，将反应溶液转移至微波发生器中，在2000MHz、80℃的 条件下微波处理2h，微波处理结束后将反应溶液用去离子水吸至溶液呈中性，过滤反应溶 液得到沉淀物，将沉淀物在干燥箱中以80℃烘干，然后转移至煅烧炉中，在保护气体氛围 下煅烧，得到银、钾共掺杂改性的石墨材料。
实施例10：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为石墨材料，改性处理方法为先利用实施例 3提供方法对石墨材料进行多级氧化改性，然后利用实施例6提供方法对氧化改性的石墨 材料进行氢氧化镁包覆改性，最后利用实施例9提供方法对包覆改性的石墨材料进行银、 钾共掺杂改性的复合改性方法。
实施例11：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为钛酸锂材料，改性处理方法为改性碳包覆 改性，
改性碳包覆改性方法为：将质量比为1:8的钛酸锂粉末和去离子水混合均匀得到初混 溶液，用20KHz的超声波对初混溶液进行超声波分散，使钛酸锂粉末均匀分散在去离子水 中，得到分散悬浮液，将分散悬浮液温度控制在50℃，向分散悬浮液中加入与钛酸锂粉末 质量比为2:2的改性碳粉末，再用40KHz的超声波对分散悬浮液进行超声波处理，使分散 悬浮液温度上升至200℃，自然冷却至室温后将分散悬浮液过滤，将过滤沉淀物用去离子 水清洗烘干，即得改性碳包覆改性的钛酸锂材料。
实施例12：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为钛酸锂材料，改性处理方法为改性碳包覆 改性，
改性碳包覆改性方法为：将质量比为3:8的钛酸锂粉末和去离子水混合均匀得到初混 溶液，用25KHz的超声波对初混溶液进行超声波分散，使钛酸锂粉末均匀分散在去离子水 中，得到分散悬浮液，将分散悬浮液温度控制在65℃，向分散悬浮液中加入与钛酸锂粉末 质量比为3:2的改性碳粉末，再用45KHz的超声波对分散悬浮液进行超声波处理，使分散 悬浮液温度上升至250℃，自然冷却至室温后将分散悬浮液过滤，将过滤沉淀物用去离子 水清洗烘干，即得改性碳包覆改性的钛酸锂材料。
实施例13：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为钛酸锂材料，改性处理方法为改性碳包覆 改性，
改性碳包覆改性方法为：将质量比为5:8的钛酸锂粉末和去离子水混合均匀得到初混 溶液，用30KHz的超声波对初混溶液进行超声波分散，使钛酸锂粉末均匀分散在去离子水 中，得到分散悬浮液，将分散悬浮液温度控制在80℃，向分散悬浮液中加入与钛酸锂粉末 质量比为3:2的改性碳粉末，再用50KHz的超声波对分散悬浮液进行超声波处理，使分散 悬浮液温度上升至300℃，自然冷却至室温后将分散悬浮液过滤，将过滤沉淀物用去离子 水清洗烘干，即得改性碳包覆改性的钛酸锂材料。
实施例14：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为钛酸锂材料，改性处理方法为改性碳掺杂 改性，
改性碳掺杂改性方法为：取质量比为1:1的钛酸锂粉末和改性碳粉于反应釜中搅拌均 匀得到混合粉末，向反应釜中加入与混合粉末质量比为2:1的乙醇作为反应溶剂，将反应 釜放入水热反应器中，加热至110℃，反应3h，反应结束后取出反应釜冷却至室温，过滤 反应生成物，将反应生成物用去离子水洗至中性，在60℃下烘干即得改性碳掺杂改性的钛 酸锂材料。
实施例15：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为钛酸锂材料，改性处理方法为改性碳掺杂 改性，
改性碳掺杂改性方法为：取质量比为2:1的钛酸锂粉末和改性碳粉于反应釜中搅拌均 匀得到混合粉末，向反应釜中加入与混合粉末质量比为3:1的乙醇作为反应溶剂，将反应 釜放入水热反应器中，加热至130℃，反应4h，反应结束后取出反应釜冷却至室温，过滤 反应生成物，将反应生成物用去离子水洗至中性，在70℃下烘干即得改性碳掺杂改性的钛 酸锂材料。
实施例16：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为钛酸锂材料，改性处理方法为改性碳掺杂 改性，
改性碳掺杂改性方法为：取质量比为3:1的钛酸锂粉末和改性碳粉于反应釜中搅拌均 匀得到混合粉末，向反应釜中加入与混合粉末质量比为3:1的乙醇作为反应溶剂，将反应 釜放入水热反应器中，加热至150℃，反应5h，反应结束后取出反应釜冷却至室温，过滤 反应生成物，将反应生成物用去离子水洗至中性，在80℃下烘干即得改性碳掺杂改性的钛 酸锂材料。
实施例17：一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，改进方法为：对锂电池 的负极材料进行改性处理，锂电池的负极材料为钛酸锂材料，改性处理方法为先利用实施 例13提供方法对钛酸锂材料进行改性碳包覆改性，然后利用实施例16提供方法对包覆改 性后钛酸锂材料进行改性碳掺杂改性的复合改性方法。
上述实施例11-17中，改性碳为碱改性纳米碳纤维。
实验例：以实施例1-17提供改性方法制备得到负极材料作为锂电池的负极材料，锂 电池其他材料相同，分别制备锂电池并进行电性能进行测试，测试方法包括锂电池电容量 测试、形变稳定性测试、导电性测试和循环次数测试，测试结果如表1所示：
表1锂电池电性能测试结果表
Figure BDA0003071403080000091
Figure BDA0003071403080000101
结论：单一改性方法对于石墨材料和钛酸锂材料作为负极材料的锂电池电性能改进效 果较低，复合改性方法可以明显改善锂电池的电性能。

Claims (9)

1.一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，其特征在于，所述改进方法为：对锂电池的负极材料进行改性处理，所述锂电池的负极材料为石墨材料或钛酸锂材料，所述改性处理方法包括：对石墨材料进行氧化改性、包覆改性或掺杂改性三种方法中的一种或两种以上的组合改性，对钛酸锂材料进行包覆改性和/或掺杂改性。
2.根据权利要求1所述的一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，其特征在于，所述锂电池的负极材料为石墨材料时，对石墨材料的改性处理方法包括：1)多级氧化改性方法，2)氢氧化镁包覆改性方法，3)银、钾共掺杂改性方法，4)先多级氧化改性，然后对氧化改性的石墨材料进行氢氧化镁包覆改性，最后对包覆改性的石墨材料进行银、钾共掺杂改性的复合改性方法。
3.根据权利要求2所述的一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，其特征在于，所述多级氧化改性方法为：配制质量浓度为95-98％的高溴酸于反应釜中，向所述高溴酸中加入与高溴酸质量比为3-5:8的石墨粉，在0-5℃下搅拌反应10-20min得到第一次反应溶液，向所述第一次反应溶液中加入与石墨粉质量比为1-3:1的高锰酸钾溶液，升温至30-40℃后密封保温1-2h得到第二次反应溶液，将所述第二次反应溶液升温至80-90℃，加入与石墨粉质量比为1-2:1的次氯酸钠溶液，搅拌反应40-50min后冷却至室温，得到第三次反应溶液，将所述第三次反应溶液用稀盐酸溶液洗涤至中性，将洗涤后溶液过滤后沉淀物在干燥箱中以60-80℃的温度烘干，研磨后得到氧化改性的石墨材料。
4.根据权利要求2所述的一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，其特征在于，所述氢氧化镁包覆改性方法为：向去离子水中加入表面活性剂，去离子水与表面活性剂的质量比为5:1-3，表面活性剂为炔二醇表面活性剂，搅拌去离子水至表面活性剂充分溶解于去离子水中，得到活性水溶液，取与表面活性剂质量比为1-3:3的石墨粉加入至所述活性水溶液中，用50000-60000Hz的超声波对活性水溶液进行超声波分散，使石墨充分分散在活性水溶液中，得到悬浮液，将悬浮液加热至90-100℃，向悬浮液中加入与悬浮液质量比为1-2:1的硫酸镁溶液，硫酸镁溶液质量浓度为30-50％，搅拌反应，反应过程中向悬浮液中以1-5ml/min的速度滴加氢氧化钠溶液，直至悬浮液pH至中性停止滴加，待悬浮液冷却至室温后结束搅拌，过滤悬浮液，将过滤沉淀物用去离子水清洗后烘干，即得包覆改性的石墨材料。
5.根据权利要求2所述的一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，其特征在于，所述银、钾共掺杂改性方法为：配制质量浓度为5-20％的氨水，称取质量比为1-3:1-2:10的硝酸银、碳酸钾和石墨粉于反应釜中搅拌均匀，将配制好的氨水加入至反应釜中作为反应溶剂，搅拌状态下反应3-5h得到反应溶液，将所述反应溶液转移至微波发生器中，在1000-2000MHz、50-80℃的条件下微波处理1-2h，微波处理结束后将所述反应溶液用去离子水吸至溶液呈中性，过滤反应溶液得到沉淀物，将所述沉淀物在干燥箱中以60-80℃烘干，然后转移至煅烧炉中，在保护气体氛围下煅烧，得到银、钾共掺杂改性的石墨材料。
6.根据权利要求1所述的一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，其特征在于，所述锂电池的负极材料为钛酸锂材料时，对钛酸锂材料的改性处理方法包括：1)改性碳包覆改性方法，2)改性碳掺杂改性方法，3)先用改性碳包覆改性钛酸锂材料，然后对包覆改性后钛酸锂材料进行改性碳掺杂改性的复合改性方法。
7.根据权利要求6所述的一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，其特征在于，所述改性碳包覆改性方法为：将质量比为1-5:8的钛酸锂粉末和去离子水混合均匀得到初混溶液，用20-30KHz的超声波对初混溶液进行超声波分散，使钛酸锂粉末均匀分散在去离子水中，得到分散悬浮液，将分散悬浮液温度控制在50-80℃，向分散悬浮液中加入与钛酸锂粉末质量比为2-3:2的改性碳粉末，再用40-50KHz的超声波对分散悬浮液进行超声波处理，使分散悬浮液温度上升至200-300℃，自然冷却至室温后将分散悬浮液过滤，将过滤沉淀物用去离子水清洗烘干，即得改性碳包覆改性的钛酸锂材料。
8.根据权利要求6所述的一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，其特征在于，所述改性碳掺杂改性方法为：取质量比为1-3:1的钛酸锂粉末和改性碳粉于反应釜中搅拌均匀得到混合粉末，向反应釜中加入与混合粉末质量比为2-3:1的乙醇作为反应溶剂，将反应釜放入水热反应器中，加热至110-150℃，反应3-5h，反应结束后取出反应釜冷却至室温，过滤反应生成物，将反应生成物用去离子水洗至中性，在60-80℃下烘干即得改性碳掺杂改性的钛酸锂材料。
9.根据权利要求7或8任意一项所述的一种基于材料改性技术的锂电池电性能改进方法，其特征在于，所述改性碳为碱改性纳米碳纤维。
利用权利要求1所述改进方法得到锂电池电性能测试方法，其特征在于，所述测试方法包括锂电池电容量测试、形变稳定性测试、导电性测试和循环次数测试。
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