[发明专利]正极材料及其制备方法、包含该正极材料的电池

说明书

本发明提供一种正极材料及其制备方法、包含该正极材料的电池。通过本发明的方法制备得到的正极材料当在电池中，特别是在可再充电的水系混合电池(ReHAB)中用作正极材料时，可以较大程度地提高电池性能。

技术领域

本发明涉及一种电池用正极材料及其制备方法，特别地涉及一种锂锰氧化物正极材料及其制备方法。

背景技术

正极材料，特别是具有三维隧道结构用于锂离子迁移的尖晶石型锂锰氧化物，由于其高的工作电压、低的生产成本、低的毒性和优良的电压分布等，因此得到非常多的关注而作为潜在的水系电池用高功率正极材料。除了广泛应用于锂离子电池，近年来，锂锰氧化物已经用于新的二次水系Zn/LiMn₂O₄电池系统，也称为可再充电的水系混合电池(ReHAB)。ReHAB的能量密度约为50-80Wh·kg^-1，是商业铅酸电池的能量密度(约为30-70Wh·kg^-1)的两倍。

众所周知，大块的锂锰氧化物由于其低的电子和离子传导率而因此不能完全满足速率和寿命要求。近年来，设计出具有分层亚单元结构的锂锰氧化物吸引了注意。这类锂锰氧化物中，细的一次颗粒提供了用于锂离子的短扩散长度，有利于动力学，获得增强的速率容量，而大的聚集体提供了好的结构稳定性和减少的副反应，保证了较好的循环性能。目前，已经通过不同的方法，例如纳米管、纳米线、微球和微立方体等来合成各种分层的锂锰氧化物结构。

然而，目前的分层结构锂锰氧化物的合成方法通常包括复杂的步骤、昂贵的模板和甚至有毒的操作，十分难以用于大规模生产和商业化。

CN103647071A公开了一种锂离子电池用高压实密度锂锰氧化物的制备方法，其中将各种原料加入球磨罐中，用三种不同直径的磨球进行研磨，随后将混合料进行一次两段烧结以及粉体处理。虽然该方法中使用了三种不同直径的磨球，然而其是在制备锂锰氧化物的各原料混合阶段使用磨球，并非是使用磨球将锂锰氧化物成品进行研磨，由于使用磨球的生产阶段不同，导致磨球在不同生产阶段中所起的作用是不同的。

CN101841018A涉及的是将制备锂锰氧化物的各原料混合烧结后进行球磨，这也不同于使用磨球将锂锰氧化物成品进行研磨，并且该文献中并未使用具有不同直径的磨球。

迄今为止，还没有文献记载或者报道了使用不同直径的磨球将锂锰氧化物等正极材料进行研磨的方法。

发明内容

发明要解决的问题

鉴于以上情况，本发明人首次提出一种使用具有不同直径的磨球的灵活且环保的球磨方法，以便于在大块的正极材料，例如锂锰氧化物中同时生成分层的亚单元和孔，使得这样制备的正极材料更有效地用于实际的应用。

用于解决问题的方案

本申请提供一种制备正极材料的方法，包括以下步骤：

在无溶剂存在下，将正极活性物质进行球磨，使用三种不同直径的磨球进行所述球磨。

根据本申请所述的制备正极材料的方法，所述磨球的大球直径为7-20mm，中球直径为4-6mm，小球直径为1-3mm。

根据本申请所述的制备正极材料的方法，所述磨球的大球直径为10mm，中球直径为5mm，小球直径为3mm。

根据本申请所述的制备正极材料的方法，所述球磨进行4-8小时。

根据本申请所述的制备正极材料的方法，所述球磨进行8小时。

根据本申请所述的制备正极材料的方法，使用球磨机进行所述球磨，所述球磨机的转速为50-200rpm。

根据本申请所述的制备正极材料的方法，所述正极活性物质选自以下的一种或多种：