专利名称：一种降低锂离子二次电池内阻的方法及锂离子二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子二次电池，尤其涉及一种降低锂离子二次电池内阻的方法，以 及采用上述方法制成的锂离子二次电池。
背景技术：
锂离子二次电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、 对环境无污染等众多优点，已经被广泛应用于很多领域。锂离子二次电池主要是由正极、电解液和负极组成。正极材料的组分主要是活性 物质加导电剂再加粘结剂，其中，正极的活性物质常用的有钴酸锂、锰酸锂或三元材料等。 负极材料的组分主要也是由活性物质加导电极再加粘结剂构成，其中，负极的活性物质大
多为石墨。目前，市场上对大功率锂离子二次电池的需求越来越旺盛，对锂离子二次电池输 出功率的要求也越来越高，然而现有的正负极材料制成的锂离子二次电池，在其他条件都 一定的前提下，电池的内阻是相对固定且比较大的，而电池内阻大，就会导致电池的倍率放 电性能比较差，从而相应地输出功率比较小。电池内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响，是衡量电池
性能的一个重要参数。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的锂离子二次电池内阻过大，电池输出功 率较小的不足，提供一种可降低锂离子二次电池的内阻，改善电池倍率，增加电池输出功率 的方法。本发明的另一个目的在于提供一种由上述方法制备而成的锂离子二次电池。本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的本发明人对用于锂离子二次电池的各种材料进行了详细地实验和筛选，结果发 现，将一定量的纳米三氧化二铝(Al2O3)加入到锂离子二次电池现有的正负极材料体系中 形成新的正负极材料体系，在新的正负极材料体系中纳米三氧化二铝充当添加剂，通过纳 米超导效应，可降低电池的内阻，改善电池的倍率性能，从而增大电池的输出功率。根据上述研究结果，本发明提供一种降低锂离子二次电池内阻的方法，该方法是 在混料时，向正极材料中或者负极材料中加入纳米三氧化二铝，后续的混料方式以及正负 极的制备均采用现有的锂离子二次电池的生产制备工艺，即可实现本发明。上述方法中，纳米三氧化二铝的添加量占电极活性物质总质量的 3%，具体 计算方法如下述两个例子所示以正极钴酸锂体系为例，现有体系的配方是按质量百分比计算，由90%钴酸锂 (活性物质)、5%导电碳和5%粘结剂的组成。如果向该正极钴酸锂体系中加入2%的纳米 三氧化二铝，则最终的正极材料配方为88. 2%钴酸锂、1.8%纳米三氧化二铝、5%导电碳
3和5%粘结剂，其中纳米三氧化二铝的添加量占钴酸锂(活性物质)总质量的2% ；以负极石墨体系为例，现有体系的配方是按质量百分比计算，由92%石墨(活性 物质)、4%导电碳和4%粘结剂组成。如果向该负极石墨体系中加入2%的纳米三氧化二 铝，则最终的负极材料配方为90. 2 %石墨、1. 8 %纳米三氧化二铝、4 %导电碳和4 %粘结 剂，其中纳米三氧化二铝的添加量占石墨(活性物质)总质量的2%。上述方法中，纳米三氧化二铝还可以同时加入到正极材料和负极材料中，且每个 电极中纳米三氧化二铝的加入量均为该电极活性物质总质量的 3%，两个电极中纳 米三氧化二铝的加入量可以相同，也可以不同，均能实现本发明。而且，向正极和负极中均 加入纳米三氧化二铝比单纯的只在一个电极中加入纳米三氧化二铝的效果更好，因为两个 电极都会对电池的内阻有影响。上述方法中，优选方案是向正极和负极中均加入纳米三氧化二铝，且纳米三氧化 二铝在两个电极中的加入量均为3%，此条件下制备所得锂离子二次电池，电池内阻降低幅 度最大，电池倍率性能改善最大。本发明提供的锂离子二次电池，是采用上述方法制备得到的。具体操作过程为在 现有锂离子二次电池制备工艺的电极材料混料步骤中，将纳米三氧化二铝加入到电极材料 中，纳米三氧化二铝可以只加入到正极材料中，也可以只加入到负极材料中，还可以同时加 入到正极材料和负极材料中；纳米三氧化二铝的加入量是其所加入电极材料中活性物质总 质量的 3%，例如纳米三氧化二铝只加入到正极材料中，则纳米三氧化二铝的加入量 为正极活性物质总质量的1 % 3% ；将加入有纳米三氧化二铝的电极材料经现有常规的锂 离子二次电池生产工艺进行混料和后续加工，从而制备得到本发明的锂离子二次电池，本 发明的锂离子二次电池由于在电极材料中加入了纳米三氧化二铝，因此与现有的锂离子二 次电池相比，具有更低的电池内阻，更好的电池倍率性能和更高的电池输出功率。与现有技术系相比，本发明具有如下有益效果1.本发明选择纳米三氧化二铝作为锂离子二次电池正负极材料的添加剂，并且 对纳米三氧化二铝的添加量进行了实验研究摸索，从而最终实现了降低锂离子二次电池内 阻，改善电池的倍率性能，增大电池的输出功率的目的；2.本发明的方法只需要在混料时，向正负极材料中添加一定量的纳米三氧化二铝 即可，无需改变现有锂离子二次电池的制备工艺，操作简单，效果显著；3.本发明的锂离子二次电池仅通过向现有锂离子二次电池的电极材料中加入纳 米三氧化二铝，无需再添加别的物质，也无需再进行额外的处理，就能提高现有锂离子二次 电池的性能，使其具备电池内阻低，电池倍率性能好，电池输出功率大等优点，不但电池性 能变化显著，而且生产成本低廉；4.本发明的方法选择纳米级的三氧化二铝，利用纳米级材料的纳米超导效应，从 而增加导电性，降低电池内阻。
图1为实施例1中六个实验组锂离子二次电池在25°C下的45C放电曲线图；其中，1为对比组锂离子二次电池，2为实验1组锂离子二次电池，3为实验2组锂 离子二次电池，4为实验3组锂离子二次电池，5为实验4组锂离子二次电池，6为实验5组锂离子二次电池。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任 何限定。实施例1本实施例根据锂离子二次电池的正负极材料的不同，分为如下六个实验组(1)对比组该组锂离子二次电池的正负极材料为现有的锂离子二次电池正极 90%钴酸锂(活性物质)、5%导电碳和5%粘结剂；负极92%石墨(活性物质)、4%导电碳 和4%粘结剂；(2)实验1组该组是混料时向对比组的正极材料和负极材料中同时添加1 %纳米 三氧化二铝正极89. 钴酸锂(活性物质)、0. 9%纳米三氧化二铝、5%导电碳和5%粘 结剂；负极91. 08%石墨(活性物质)、0. 92%纳米三氧化二铝、4%导电碳和4%粘结剂；(3)实验2组该组是混料时向对比组的正极材料和负极材料中同时添加2%纳米 三氧化二铝正极88. 2%钴酸锂(活性物质)、1. 8%纳米三氧化二铝、5%导电碳和5%粘 结剂；负极90. 16%石墨(活性物质)、1. 84%纳米三氧化二铝、4%导电碳和4%粘结剂；(4)实验3组该组是混料时向对比组的正极材料和负极材料中同时添加3%纳米 三氧化二铝正极87. 3%钴酸锂(活性物质)、2. 7%纳米三氧化二铝、5%导电碳和5%粘 结剂；负极89. 24%石墨(活性物质)、2. 76%纳米三氧化二铝、4%导电碳和4%粘结剂；(5)实验4组该组是混料时仅向对比组的正极材料中添加2%纳米三氧化二铝 正极88. 2%钴酸锂(活性物质)、1. 8%纳米三氧化二铝、5%导电碳和5%粘结剂；负极 92%石墨(活性物质)、4%导电碳和4%粘结剂；(6)实验5组该组是混料时仅向对比组的负极材料中添加2%纳米三氧化二铝 正极90%钴酸锂(活性物质)、5%导电碳和5%粘结剂；负极90. 16%石墨(活性物质)、 1. 84%纳米三氧化二铝、4%导电碳和4%粘结剂。上述六个实验组的混料方式以及后期制备方法均采用现有锂离子二次电池的生 产制备工艺，最终制备得到的六种锂离子二次电池进行电池内阻测试，结果如表1所示。表1掺加不同比例纳米三氧化二铝的电池内阻效果 从表1可以看出，锂离子二次电池的正负极材料中掺加有纳米三氧化二铝后，电池的内阻显著降低了，平均降低了 11.0%，其中仅在正极添加2%纳米三氧化二铝的电池 内阻降低幅度最小仅为5.0%，而在正负极同时添加3%纳米三氧化二铝的电池降低幅度 最大达到了 17.5%。本实施例还对这六种锂离子二次电池进行倍率放电性能测试(即25°C下电池的 45C放电测试)，结果如图1所示。从图1可以看出，锂离子二次电池的正负极材料中掺加有纳米三氧化二铝后，电 池的倍率放电性能都要比未掺加纳米三氧化二铝好，说明掺加一定比例的纳米三氧化二铝 确实能够改善电池的倍率性能，相应也就提高了电池的输出功率。其中正负极同时添加 3%纳米三氧化二铝的电池倍率性能改善最大。
权利要求
一种降低锂离子二次电池内阻的方法，其特征在于该方法是向锂离子二次电池的电极材料中加入纳米三氧化二铝。
2.根据权利要求1所述降低锂离子二次电池内阻的方法，其特征在于所述纳米三氧化 二铝的加入量为电极材料中活性物质总质量的 3%。
3.根据权利要求1所述降低锂离子二次电池内阻的方法，其特征在于所述向锂离子二 次电池的电极材料中加入纳米三氧化二铝是在混料时，向电池正极材料中加入纳米三氧化 二铝，或者向电池负极材料中加入纳米三氧化二铝，或者向电池正极材料和负极材料中同 时加入纳米三氧化二铝。
4.一种锂离子二次电池，其特征在于该锂离子二次电池的正极材料中含有纳米三氧化 二铝，所述纳米三氧化二铝的含量为正极材料中活性物质总质量的 3%。
5.一种锂离子二次电池，其特征在于该锂离子二次电池的负极材料中含有纳米三氧化 二铝，所述纳米三氧化二铝的含量为负极材料中活性物质总质量的 3%。
6.一种锂离子二次电池，其特征在于该锂离子二次电池的正极材料和负极材料中都含 有纳米三氧化二铝，所述纳米三氧化二铝的含量分别为正极材料中活性物质总质量或负极 材料中负极材料中活性物质总质量的 3%。
全文摘要
本发明公开一种降低锂离子二次电池内阻的方法及锂离子二次电池，该方法是在混料时，向电池正极材料中加入纳米三氧化二铝，或者向电池负极材料中加入纳米三氧化二铝，或者向电池正极材料和负极材料中同时加入纳米三氧化二铝，纳米三氧化二铝的加入量为电极活性物质总质量的1％～3％。本发明选择纳米三氧化二铝作为锂离子二次电池正负极材料的添加剂，利用纳米级材料的纳米超导效应，从而增加导电性，降低电池内阻，制备工艺操作简单，成本低廉。本发明方法制备所得锂离子二次电池具有电池内阻低，电池倍率性能好，电池输出功率大等优点。
文档编号H01M4/13GK101916850SQ20101024801
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月5日 优先权日2010年8月5日
发明者何信, 侯桃丽, 刘长昊, 袁卉军, 黄斌 申请人:惠州市赛能电池有限公司