專利名稱：一種降低鋰離子二次電池內阻的方法及鋰離子二次電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋰離子二次電池，尤其涉及一種降低鋰離子二次電池內阻的方法，以 及采用上述方法制成的鋰離子二次電池。
背景技術：
鋰離子二次電池具有工作電壓高、比能量高、循環壽命長、自放電小、無記憶效應、 對環境無污染等眾多優點，已經被廣泛應用于很多領域。鋰離子二次電池主要是由正極、電解液和負極組成。正極材料的組分主要是活性 物質加導電劑再加粘結劑，其中，正極的活性物質常用的有鈷酸鋰、錳酸鋰或三元材料等。 負極材料的組分主要也是由活性物質加導電極再加粘結劑構成，其中，負極的活性物質大
多為石墨。目前，市場上對大功率鋰離子二次電池的需求越來越旺盛，對鋰離子二次電池輸 出功率的要求也越來越高，然而現有的正負極材料制成的鋰離子二次電池，在其他條件都 一定的前提下，電池的內阻是相對固定且比較大的，而電池內阻大，就會導致電池的倍率放 電性能比較差，從而相應地輸出功率比較小。電池內阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結構等因素的影響，是衡量電池
性能的一個重要參數。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術中存在的鋰離子二次電池內阻過大，電池輸出功 率較小的不足，提供一種可降低鋰離子二次電池的內阻，改善電池倍率，增加電池輸出功率 的方法。本發明的另一個目的在于提供一種由上述方法制備而成的鋰離子二次電池。本發明的上述目的是通過如下方案予以實現的本發明人對用于鋰離子二次電池的各種材料進行了詳細地實驗和篩選，結果發 現，將一定量的納米三氧化二鋁(Al2O3)加入到鋰離子二次電池現有的正負極材料體系中 形成新的正負極材料體系，在新的正負極材料體系中納米三氧化二鋁充當添加劑，通過納 米超導效應，可降低電池的內阻，改善電池的倍率性能，從而增大電池的輸出功率。根據上述研究結果，本發明提供一種降低鋰離子二次電池內阻的方法，該方法是 在混料時，向正極材料中或者負極材料中加入納米三氧化二鋁，后續的混料方式以及正負 極的制備均采用現有的鋰離子二次電池的生產制備工藝，即可實現本發明。上述方法中，納米三氧化二鋁的添加量占電極活性物質總質量的 3%，具體 計算方法如下述兩個例子所示以正極鈷酸鋰體系為例，現有體系的配方是按質量百分比計算，由90%鈷酸鋰 (活性物質)、5%導電碳和5%粘結劑的組成。如果向該正極鈷酸鋰體系中加入2%的納米 三氧化二鋁，則最終的正極材料配方為88. 2%鈷酸鋰、1.8%納米三氧化二鋁、5%導電碳
3和5%粘結劑，其中納米三氧化二鋁的添加量占鈷酸鋰(活性物質)總質量的2% ；以負極石墨體系為例，現有體系的配方是按質量百分比計算，由92%石墨(活性 物質)、4%導電碳和4%粘結劑組成。如果向該負極石墨體系中加入2%的納米三氧化二 鋁，則最終的負極材料配方為90. 2 %石墨、1. 8 %納米三氧化二鋁、4 %導電碳和4 %粘結 劑，其中納米三氧化二鋁的添加量占石墨(活性物質)總質量的2%。上述方法中，納米三氧化二鋁還可以同時加入到正極材料和負極材料中，且每個 電極中納米三氧化二鋁的加入量均為該電極活性物質總質量的 3%，兩個電極中納 米三氧化二鋁的加入量可以相同，也可以不同，均能實現本發明。而且，向正極和負極中均 加入納米三氧化二鋁比單純的只在一個電極中加入納米三氧化二鋁的效果更好，因為兩個 電極都會對電池的內阻有影響。上述方法中，優選方案是向正極和負極中均加入納米三氧化二鋁，且納米三氧化 二鋁在兩個電極中的加入量均為3%，此條件下制備所得鋰離子二次電池，電池內阻降低幅 度最大，電池倍率性能改善最大。本發明提供的鋰離子二次電池，是采用上述方法制備得到的。具體操作過程為在 現有鋰離子二次電池制備工藝的電極材料混料步驟中，將納米三氧化二鋁加入到電極材料 中，納米三氧化二鋁可以只加入到正極材料中，也可以只加入到負極材料中，還可以同時加 入到正極材料和負極材料中；納米三氧化二鋁的加入量是其所加入電極材料中活性物質總 質量的 3%，例如納米三氧化二鋁只加入到正極材料中，則納米三氧化二鋁的加入量 為正極活性物質總質量的1 % 3% ；將加入有納米三氧化二鋁的電極材料經現有常規的鋰 離子二次電池生產工藝進行混料和后續加工，從而制備得到本發明的鋰離子二次電池，本 發明的鋰離子二次電池由于在電極材料中加入了納米三氧化二鋁，因此與現有的鋰離子二 次電池相比，具有更低的電池內阻，更好的電池倍率性能和更高的電池輸出功率。與現有技術系相比，本發明具有如下有益效果1.本發明選擇納米三氧化二鋁作為鋰離子二次電池正負極材料的添加劑，并且 對納米三氧化二鋁的添加量進行了實驗研究摸索，從而最終實現了降低鋰離子二次電池內 阻，改善電池的倍率性能，增大電池的輸出功率的目的；2.本發明的方法只需要在混料時，向正負極材料中添加一定量的納米三氧化二鋁 即可，無需改變現有鋰離子二次電池的制備工藝，操作簡單，效果顯著；3.本發明的鋰離子二次電池僅通過向現有鋰離子二次電池的電極材料中加入納 米三氧化二鋁，無需再添加別的物質，也無需再進行額外的處理，就能提高現有鋰離子二次 電池的性能，使其具備電池內阻低，電池倍率性能好，電池輸出功率大等優點，不但電池性 能變化顯著，而且生產成本低廉；4.本發明的方法選擇納米級的三氧化二鋁，利用納米級材料的納米超導效應，從 而增加導電性，降低電池內阻。
圖1為實施例1中六個實驗組鋰離子二次電池在25°C下的45C放電曲線圖；其中，1為對比組鋰離子二次電池，2為實驗1組鋰離子二次電池，3為實驗2組鋰 離子二次電池，4為實驗3組鋰離子二次電池，5為實驗4組鋰離子二次電池，6為實驗5組鋰離子二次電池。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步地描述，但具體實施例并不對本發明做任 何限定。實施例1本實施例根據鋰離子二次電池的正負極材料的不同，分為如下六個實驗組(1)對比組該組鋰離子二次電池的正負極材料為現有的鋰離子二次電池正極 90%鈷酸鋰(活性物質)、5%導電碳和5%粘結劑；負極92%石墨(活性物質)、4%導電碳 和4%粘結劑；(2)實驗1組該組是混料時向對比組的正極材料和負極材料中同時添加1 %納米 三氧化二鋁正極89. 鈷酸鋰(活性物質)、0. 9%納米三氧化二鋁、5%導電碳和5%粘 結劑；負極91. 08%石墨(活性物質)、0. 92%納米三氧化二鋁、4%導電碳和4%粘結劑；(3)實驗2組該組是混料時向對比組的正極材料和負極材料中同時添加2%納米 三氧化二鋁正極88. 2%鈷酸鋰(活性物質)、1. 8%納米三氧化二鋁、5%導電碳和5%粘 結劑；負極90. 16%石墨(活性物質)、1. 84%納米三氧化二鋁、4%導電碳和4%粘結劑；(4)實驗3組該組是混料時向對比組的正極材料和負極材料中同時添加3%納米 三氧化二鋁正極87. 3%鈷酸鋰(活性物質)、2. 7%納米三氧化二鋁、5%導電碳和5%粘 結劑；負極89. 24%石墨(活性物質)、2. 76%納米三氧化二鋁、4%導電碳和4%粘結劑；(5)實驗4組該組是混料時僅向對比組的正極材料中添加2%納米三氧化二鋁 正極88. 2%鈷酸鋰(活性物質)、1. 8%納米三氧化二鋁、5%導電碳和5%粘結劑；負極 92%石墨(活性物質)、4%導電碳和4%粘結劑；(6)實驗5組該組是混料時僅向對比組的負極材料中添加2%納米三氧化二鋁 正極90%鈷酸鋰(活性物質)、5%導電碳和5%粘結劑；負極90. 16%石墨(活性物質)、 1. 84%納米三氧化二鋁、4%導電碳和4%粘結劑。上述六個實驗組的混料方式以及后期制備方法均采用現有鋰離子二次電池的生 產制備工藝，最終制備得到的六種鋰離子二次電池進行電池內阻測試，結果如表1所示。表1摻加不同比例納米三氧化二鋁的電池內阻效果 從表1可以看出，鋰離子二次電池的正負極材料中摻加有納米三氧化二鋁后，電池的內阻顯著降低了，平均降低了 11.0%，其中僅在正極添加2%納米三氧化二鋁的電池 內阻降低幅度最小僅為5.0%，而在正負極同時添加3%納米三氧化二鋁的電池降低幅度 最大達到了 17.5%。本實施例還對這六種鋰離子二次電池進行倍率放電性能測試(即25°C下電池的 45C放電測試)，結果如圖1所示。從圖1可以看出，鋰離子二次電池的正負極材料中摻加有納米三氧化二鋁后，電 池的倍率放電性能都要比未摻加納米三氧化二鋁好，說明摻加一定比例的納米三氧化二鋁 確實能夠改善電池的倍率性能，相應也就提高了電池的輸出功率。其中正負極同時添加 3%納米三氧化二鋁的電池倍率性能改善最大。
權利要求
一種降低鋰離子二次電池內阻的方法，其特征在于該方法是向鋰離子二次電池的電極材料中加入納米三氧化二鋁。
2.根據權利要求1所述降低鋰離子二次電池內阻的方法，其特征在于所述納米三氧化 二鋁的加入量為電極材料中活性物質總質量的 3%。
3.根據權利要求1所述降低鋰離子二次電池內阻的方法，其特征在于所述向鋰離子二 次電池的電極材料中加入納米三氧化二鋁是在混料時，向電池正極材料中加入納米三氧化 二鋁，或者向電池負極材料中加入納米三氧化二鋁，或者向電池正極材料和負極材料中同 時加入納米三氧化二鋁。
4.一種鋰離子二次電池，其特征在于該鋰離子二次電池的正極材料中含有納米三氧化 二鋁，所述納米三氧化二鋁的含量為正極材料中活性物質總質量的 3%。
5.一種鋰離子二次電池，其特征在于該鋰離子二次電池的負極材料中含有納米三氧化 二鋁，所述納米三氧化二鋁的含量為負極材料中活性物質總質量的 3%。
6.一種鋰離子二次電池，其特征在于該鋰離子二次電池的正極材料和負極材料中都含 有納米三氧化二鋁，所述納米三氧化二鋁的含量分別為正極材料中活性物質總質量或負極 材料中負極材料中活性物質總質量的 3%。
全文摘要
本發明公開一種降低鋰離子二次電池內阻的方法及鋰離子二次電池，該方法是在混料時，向電池正極材料中加入納米三氧化二鋁，或者向電池負極材料中加入納米三氧化二鋁，或者向電池正極材料和負極材料中同時加入納米三氧化二鋁，納米三氧化二鋁的加入量為電極活性物質總質量的1％～3％。本發明選擇納米三氧化二鋁作為鋰離子二次電池正負極材料的添加劑，利用納米級材料的納米超導效應，從而增加導電性，降低電池內阻，制備工藝操作簡單，成本低廉。本發明方法制備所得鋰離子二次電池具有電池內阻低，電池倍率性能好，電池輸出功率大等優點。
文檔編號H01M4/13GK101916850SQ20101024801
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月5日 優先權日2010年8月5日
發明者何信, 侯桃麗, 劉長昊, 袁卉軍, 黃斌 申請人:惠州市賽能電池有限公司