專利名稱：一種降低鋰離子二次電池內(nèi)阻的方法及鋰離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(nèi)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(shù)：
鋰離子二次電池具有工作電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長、自放電小、無記憶效應(yīng)、 對環(huán)境無污染等眾多優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)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(zhì)加導(dǎo)電劑再加粘結(jié)劑，其中，正極的活性物質(zhì)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(zhì)加導(dǎo)電極再加粘結(jié)劑構(gòu)成，其中，負極的活性物質(zhì)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(xiàn)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(nèi)阻是相對固定且比較大的，而電池內(nèi)阻大，就會導(dǎo)致電池的倍率放 電性能比較差，從而相應(yīng)地輸出功率比較小。電池內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響，是衡量電池
性能的一個重要參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的鋰離子二次電池內(nèi)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(nèi)阻，改善電池倍率，增加電池輸出功率 的方法。本發(fā)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(fā)明的上述目的是通過如下方案予以實現(xiàn)的本發(fā)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(jié)果發(fā) 現(xiàn)，將一定量的納米三氧化二鋁(Al2O3)加入到鋰離子二次電池現(xiàn)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(dāng)添加劑，通過納 米超導(dǎo)效應(yīng)，可降低電池的內(nèi)阻，改善電池的倍率性能，從而增大電池的輸出功率。根據(jù)上述研究結(jié)果，本發(fā)明提供一種降低鋰離子二次電池內(nèi)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(xù)的混料方式以及正負 極的制備均采用現(xiàn)有的鋰離子二次電池的生產(chǎn)制備工藝，即可實現(xiàn)本發(fā)明。上述方法中，納米三氧化二鋁的添加量占電極活性物質(zhì)總質(zhì)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(xiàn)有體系的配方是按質(zhì)量百分比計算，由90%鈷酸鋰 (活性物質(zhì))、5%導(dǎo)電碳和5%粘結(jié)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(dǎo)電碳
3和5%粘結(jié)劑，其中納米三氧化二鋁的添加量占鈷酸鋰(活性物質(zhì))總質(zhì)量的2% ；以負極石墨體系為例，現(xiàn)有體系的配方是按質(zhì)量百分比計算，由92%石墨(活性 物質(zhì))、4%導(dǎo)電碳和4%粘結(jié)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(dǎo)電碳和4 %粘結(jié) 劑，其中納米三氧化二鋁的添加量占石墨(活性物質(zhì))總質(zhì)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(zhì)總質(zhì)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(xiàn)本發(fā)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(nèi)阻有影響。上述方法中，優(yōu)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(nèi)阻降低幅 度最大，電池倍率性能改善最大。本發(fā)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(xiàn)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(zhì)總 質(zhì)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(zhì)總質(zhì)量的1 % 3% ；將加入有納米三氧化二鋁的電極材料經(jīng)現(xiàn)有常規(guī)的鋰 離子二次電池生產(chǎn)工藝進行混料和后續(xù)加工，從而制備得到本發(fā)明的鋰離子二次電池，本 發(fā)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(xiàn)有的鋰離子二 次電池相比，具有更低的電池內(nèi)阻，更好的電池倍率性能和更高的電池輸出功率。與現(xiàn)有技術(shù)系相比，本發(fā)明具有如下有益效果1.本發(fā)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(xiàn)了降低鋰離子二次電池內(nèi) 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(fā)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(xiàn)有鋰離子二次電池的制備工藝，操作簡單，效果顯著；3.本發(fā)明的鋰離子二次電池僅通過向現(xiàn)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(zhì)，也無需再進行額外的處理，就能提高現(xiàn)有鋰離子二次 電池的性能，使其具備電池內(nèi)阻低，電池倍率性能好，電池輸出功率大等優(yōu)點，不但電池性 能變化顯著，而且生產(chǎn)成本低廉；4.本發(fā)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(dǎo)效應(yīng)，從 而增加導(dǎo)電性，降低電池內(nèi)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(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步地描述，但具體實施例并不對本發(fā)明做任 何限定。實施例1本實施例根據(jù)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(xiàn)有的鋰離子二次電池正極 90%鈷酸鋰(活性物質(zhì))、5%導(dǎo)電碳和5%粘結(jié)劑；負極92%石墨(活性物質(zhì))、4%導(dǎo)電碳 和4%粘結(jié)劑；(2)實驗1組該組是混料時向?qū)Ρ冉M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(zhì))、0. 9%納米三氧化二鋁、5%導(dǎo)電碳和5%粘 結(jié)劑；負極91. 08%石墨(活性物質(zhì))、0. 92%納米三氧化二鋁、4%導(dǎo)電碳和4%粘結(jié)劑；(3)實驗2組該組是混料時向?qū)Ρ冉M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(zhì))、1. 8%納米三氧化二鋁、5%導(dǎo)電碳和5%粘 結(jié)劑；負極90. 16%石墨(活性物質(zhì))、1. 84%納米三氧化二鋁、4%導(dǎo)電碳和4%粘結(jié)劑；(4)實驗3組該組是混料時向?qū)Ρ冉M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(zhì))、2. 7%納米三氧化二鋁、5%導(dǎo)電碳和5%粘 結(jié)劑；負極89. 24%石墨(活性物質(zhì))、2. 76%納米三氧化二鋁、4%導(dǎo)電碳和4%粘結(jié)劑；(5)實驗4組該組是混料時僅向?qū)Ρ冉M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(zhì))、1. 8%納米三氧化二鋁、5%導(dǎo)電碳和5%粘結(jié)劑；負極 92%石墨(活性物質(zhì))、4%導(dǎo)電碳和4%粘結(jié)劑；(6)實驗5組該組是混料時僅向?qū)Ρ冉M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(zhì))、5%導(dǎo)電碳和5%粘結(jié)劑；負極90. 16%石墨(活性物質(zhì))、 1. 84%納米三氧化二鋁、4%導(dǎo)電碳和4%粘結(jié)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(xiàn)有鋰離子二次電池的生 產(chǎn)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(nèi)阻測試，結(jié)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(jié)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(yīng)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(quán)利要求
一種降低鋰離子二次電池內(nèi)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(jù)權(quán)利要求1所述降低鋰離子二次電池內(nèi)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(zhì)總質(zhì)量的 3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低鋰離子二次電池內(nèi)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(zhì)總質(zhì)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(zhì)總質(zhì)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(zhì)總質(zhì)量或負極 材料中負極材料中活性物質(zhì)總質(zhì)量的 3%。
全文摘要
本發(fā)明公開一種降低鋰離子二次電池內(nèi)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(zhì)總質(zhì)量的1％～3％。本發(fā)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(dǎo)效應(yīng)，從而增加導(dǎo)電性，降低電池內(nèi)阻，制備工藝操作簡單，成本低廉。本發(fā)明方法制備所得鋰離子二次電池具有電池內(nèi)阻低，電池倍率性能好，電池輸出功率大等優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)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