锂离子电池及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池及其制备方法。

背景技术：

锂离子电池现在已经广泛用于储能系统和电动车辆中。

对于包含含锂正极材料(例如licoo2或linio2)、无锂负极材料(例如石墨)和电解液的锂离子电池，在充电时，锂离子从正极向负极移动。然而，移动的锂离子不可避免地连续与电解液反应。因此，锂不期望地被消耗，并且在负极上形成固体电解质界面(sei)。被消耗的锂在后续放电期间不返回到正极，导致锂离子电池的容量快速衰减。

已经提出在负极上涂布额外的锂粉或氮化锂，以将负极预锂化并补偿容量衰减。然后，将预锂化的负极组装到锂离子电池中。然而，由于锂粉具有高活性，预锂化步骤之后的电池制备过程要求操作环境的湿度受到良好控制，这增加了锂离子电池的制备成本。

持续需求可提供更有吸引力且更可靠的锂离子电池的方法。

技术实现要素：

在深入研究之后，本发明的发明人开发了一种新型锂离子电池，其包含正极、负极和电解液，其中所述正极包含正极活性材料和过氧化锂。

在一些实例中，所述锂离子电池是预锂化的或未预锂化的，并且基于正极组合物的总干重，过氧化锂的含量为大于0至约20重量％，优选大于0至小于20重量％，更优选约0.01重量％至约5重量％，甚至更优选约0.01重量％至约1重量％。

还提供了制备根据本公开的锂离子电池的方法，其包括：

--提供包含正极活性材料和过氧化锂的正极；和

--将所述正极、负极和电解液组装成锂离子电池；和任选地

--将所述锂离子电池充电，从而从所述正极中的过氧化锂释放出锂离子，并且在所述负极储存锂，由此将所述负极预锂化，

其中基于正极组合物的总干重，过氧化锂在所述预锂化的电池或未预锂化的电池中的含量为大于0至约20重量％，优选大于0至小于20重量％，更优选约0.01重量％至约5重量％，甚至更优选约0.01重量％至约1重量％。

还提供了一种锂离子电池，其包含正极、负极和电解液，其中所述电解液包含锂盐、非水溶剂和过氧化锂。

还提供了制备根据本公开的锂离子电池的方法，其包括：

--提供包含锂盐、非水溶剂和过氧化锂的电解液；

--将所述电解液、正极和负极组装成锂离子电池；和任选地

--将所述锂离子电池充电，从而从所述电解液中的过氧化锂释放出锂离子，并且在所述负极储存锂，由此将所述负极预锂化。

本发明的发明人首次发现，可以有利地在锂离子电池的正极或电解液中使用过氧化锂(li2o2)作为将负极预锂化的锂源。通过使用过氧化锂来将锂离子电池的负极预锂化，可以补偿容量衰减，并且可以显著改善电池性能(诸如不可逆容量和循环稳定性)。

对于现有技术中在负极上涂布锂粉或氮化锂以将负极预锂化的提议，一方面，锂粉对大气中的水分中具有高活性，在与水反应时释放出氢气，因此当在电池中使用锂粉时存在爆炸的风险。同样，氮化锂也与空气中的水分反应并产生火花。另一方面，在负极上涂布锂粉是通过额外的喷涂、溅射或沉积步骤完成的。为了满足实施该额外步骤的要求，需要改变负极组合物的其它组分，例如粘合剂和溶剂。

与之相对地，本公开中使用的过氧化锂对水分相对稳定。即使过氧化锂与水分反应，也不产生气体，因此没有爆炸的风险，这极大地提高了生产安全性并降低了生产成本。此外，过氧化锂的引入与正极组合物或电解液组合物的其它组分的添加可以一体化，不另外需要单独的步骤或需要特殊的条件，对于工业生产，这意味着可观的成本节约和劳动节约。

附图说明

从后面的详细描述，本公开的另外的特征和优点将变得显而易见，结合附图，一起以示例的方式解释说明所述技术的特征；其中：

图1比较了根据本公开的实施例和对比例制备的电池的充/放电曲线。

图2比较了根据本公开的实施例和对比例制备的电池的循环性能。

图3比较了根据本公开的实施例和对比例制备的电池的充/放电曲线。

图4比较了根据本公开的实施例和对比例制备的电池的循环性能。

图5示出了根据本公开的实施例制备的电池的充/放电曲线。

图6示出了根据本公开的实施例制备的电池的循环性能。

图7比较了根据本公开的实施例和对比例制备的电池的充/放电曲线。

图8比较了根据本公开的实施例和对比例制备的电池的循环性能。

图9示出了根据本公开的实施例制备的电池的充/放电曲线。

图10示出了根据本公开的实施例制备的电池的循环性能。

图11比较了根据本公开的实施例和比较例制备的电池的充/放电曲线。

图12比较了根据本公开的实施例和对比例制备的电池的循环性能。

图13比较了根据本公开的实施例和对比例制备的电池的充/放电曲线。

图14比较了根据本公开的实施例和对比例制备的电池的循环性能。

现在将参考一些说明性实例，并且将在本文中使用特定语言来描述这些实例。然而，应当理解，不旨在由此限制本公开的范围。

具体实施方式

在本公开全文，除非另有说明，否则所有科技术语应具有与本领域技术人员已知的含义相同的含义。在存在不一致时，应当采取本公开中提供的定义。

应当理解，对所有材料、方法、实例和附图的详细描述是出于解释说明的目的给出的，因此，除非另有明确说明，否则这些详细描述不被解释为对本公开的限制。

在本文中，术语“电池(cell)”和“电池(battery)”可互换使用。术语“锂离子电池(lithiumioncell(或battery))”也可以缩写为“电池(cell)”和“电池(battery)”。

本文中，术语“包含”是指可以包括不影响最终效果的其它成分或其它步骤。该术语涵盖术语“由……组成”和“基本上由……组成”。根据本公开的产品和方法可包含以下特征，由以下特征组成和基本上由以下特征组成：本文所述的本公开的必要技术特征和/或限制，以及本文所述的任何额外的和/或任选的成分、组分、步骤或限制。

在本文中，术语“正极组合物”或“负极组合物”旨在表示用于形成正极浆料或负极浆料的组合物。正极浆料或负极浆料随后可施加到相应的集流体上并干燥以形成正极或负极。

除非在本文中另有说明或与上下文明显矛盾。在描述本申请的主题的上下文中(尤其是在所附权利要求的上下文中)，使用术语“一种”(“a”,“an”)和“所述”应被解释为覆盖单数和复数。

除非另有说明，否则本上下文中的每个数值范围旨在包括两个端点和落入所述数值范围内的任何数字和子范围。

除非特别指出，否则本公开中使用的所有材料和试剂都是可商购的。

下面详细地描述本公开的实例。

锂离子电池

在一些实例中，提供一种锂离子电池，其包含正极、负极和电解液，其中所述正极包含正极活性材料和过氧化锂。

在一些实例中，所述锂离子电池是预锂化的或未预锂化的，并且基于正极组合物的总干重，过氧化锂的含量为大于0至约20重量％，优选大于0至小于20重量％，更优选约0.01重量％至约5重量％，甚至更优选约0.01重量％至约1重量％。

在一些实例中，制备根据本公开的锂离子电池的方法包括：

--提供包含正极活性材料和过氧化锂的正极；和

--将所述正极、负极和电解液组装成锂离子电池；和任选地

--将所述锂离子电池充电，从而从所述正极中的过氧化锂释放出锂离子，并且在所述负极储存锂，由此将所述负极预锂化，

其中基于正极组合物的总干重，过氧化锂在所述预锂化的电池或未预锂化的电池中的含量为大于0至约20重量％，优选大于0至小于20重量％，更优选约0.01重量％至约5重量％，甚至更优选约0.01重量％至约1重量％

在一些实例中，提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包含正极、负极和电解液，其中所述电解液包含锂盐、非水溶剂和过氧化锂。

在一些实例中，制备根据本公开的锂离子电池的方法包括：

--提供包含锂盐、非水溶剂和过氧化锂的电解液；

--将所述电解液、正极和负极组装成锂离子电池；和任选地

--将所述锂离子电池充电，从而从所述电解液中的过氧化锂释放出锂离子，并且在所述负极储存锂，由此将所述负极预锂化。

发明人惊奇地发现，通过提供根据本公开的锂离子电池，一方面，可以稳定sei，可以补偿容量损失衰减，并且可以显著改善电池性能(诸如不可逆容量和循环稳定性)。另一方面，可以避免不期望的锂枝晶。

本公开中使用的过氧化锂对水分相对稳定。即使过氧化锂与水分反应，也不产生气体，因此没有爆炸的风险，这极大地提高了生产安全性并降低了生产成本。

根据本公开，向正极或电解液提供过氧化锂。由于过氧化锂与正极或电解液中包含的其它组分相容，因此不需要改变正极或电解液的组成。相反，如果直接向负极提供过氧化锂，则需要相应地改变包含在负极中的溶剂和粘合剂。

在一些实例中，在提供包含正极活性材料和过氧化锂的正极的步骤中，可使用正极活性材料和过氧化锂来形成正极浆料，然后可将正极浆料施加到正极集流体上。具体地，可以将过氧化锂与正极组合物的其它组分(例如正极活性材料、碳材料、粘合剂、溶剂和/或任选存在的一种或多种添加剂)混合以制备正极浆料。然后，例如通过涂布，可将正极浆料施加到集流体上，以形成含有过氧化锂的正极。根据本公开，容易将过氧化锂引入正极中。过氧化锂的引入与正极组合物的其它组分的添加一体化，不另外需要单独的步骤或需要特殊的条件，对于工业生产，这意味着可观的成本节约和劳动节约。

替代地，在提供包含正极活性材料和过氧化锂的正极的步骤中，可将正极活性材料施加到正极集流体上以形成活性材料层，然后可将过氧化锂施加到活性材料层上以形成过氧化锂层。以这种方式提供过氧化锂也容易进行。

预锂化步骤

在一些实例中，在锂离子电池的头几次充电期间，从正极或电解液中的过氧化锂提取锂离子。同时，过氧化锂中的过氧根阴离子(o2^2-)失去电子并转化为氧气。所提取的锂离子插入并存储在负极中。因此，负极被预锂化。负极预锂化期间的头几次充电也被称为“形成充电”。在随后的充/放电循环期间，在形成充电期间储存在负极中的锂可参与锂离子迁移，补偿由于形成sei层而引起的锂损失，稳定sei层并减少容量衰减。

根据本公开的一些实例，可以在电压范围即截止电压范围内进行形成充电。在一些实例中，在对锂离子电池充电期间，截止电压的上限可不小于约3.8v但不大于约5v，优选不小于约4.2v但不大于约5v。在形成充电期间截止电压的上限可取决于锂离子电池中包含的正极活性材料。将在下文中描述正极活性材料。例如，在正极包含锂镍钴锰氧化物(ncm)或锂镍钴铝氧化物(nca)作为活性材料的情况下，在形成充电期间截止电压的上限可不小于约4.2v但不大于约5v。在正极包含锂镍钴锰氧化物/li2mno3复合物(也称为“富锂-ncm”)作为活性材料的情况下，在形成充电期间截止电压的上限可不小于约4.35v但不大于约5.0v。在形成充电期间截止电压的上限落在这些范围内，一方面，过氧化锂可充分释放出锂离子，另一方面，正极不会被严重破坏。

根据本公开的一些实例，负极可以被部分预锂化，以便不仅补偿由于形成sei而引起的锂损失，而且还保持正极与负极之间期望的锂迁移。

根据本公开的一些实例，除了在预锂化过程中储存在负极中的锂之外，负极的可用于锂插入的不可逆容量(单位：mah/cm²)为正极的不可逆容量(单位：mah/cm²)的约1至约1.2倍，例如约1至约1.1倍。理想地，负极的不可逆容量与正极的不可逆容量的比率可以是1。然而，考虑到在制备电池期间不可避免的操作误差，所述比率可以大于1。如果负极的不可逆容量与正极的不可逆容量的比率小于1，则过量的锂金属可聚集在负极周围，不期望地形成锂枝晶并引起短路。如果负极的不可逆容量与正极的不可逆容量的比率大于1.2，则负极容量过大，并且过度消耗负极的不可逆容量。

根据本公开的锂离子电池可用于储能系统和电动车辆中。

正极组合物

在本公开的一些实例中，在预锂化之前，正极组合物可包含过氧化锂作为将负极预锂化的锂源。在预锂化之后，基于正极组合物的总干重，正极组合物可保留痕量的过氧化锂，例如约0.01重量％至约1重量％。

根据本公开的一些实例，正极可包含正极活性材料。在一些实例中，正极活性材料可以是在充/放电循环期间可逆地脱插和插入锂离子的材料。在放电循环中，源自正极活性材料的锂离子可从负极迁移回正极以再次形成正极活性材料。与用作碱性锂源的正极中的正极活性材料相比，过氧化锂可被称为“附加锂源”或“补充锂源”。

对正极活性材料没有特别限制，可以使用常用于锂离子电池中的那些正极活性材料。在一些实例中，正极活性材料可不同于过氧化锂。在一些实例中，正极活性材料可以是锂基活性材料。在一些实例中，正极活性材料可选自锂金属氧化物、锂金属磷酸盐、锂金属硅酸盐、硫化物及它们的任意组合，优选锂-过渡金属复合氧化物、锂-过渡金属磷酸盐、锂金属硅酸盐、金属硫化物及它们的任意组合。在一些实例中，正极活性材料可选自磷酸铁锂、磷酸锂锰、磷酸锂锰铁及它们的任意组合。在一些实例中，锂-过渡金属复合氧化物可以是锂镍氧化物、锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(ncm)、锂镍钴铝氧化物(nca)、锂镍钴锰氧化物/li2mno3复合物(也称为“富锂ncm”)、或它们的任意组合。在一些实例中，金属硫化物可以是硫化铁。在一些实例中，正极活性材料可具有1微米至几十微米的尺寸。

任选地，正极可另外包含粒径小于正极活性材料粒径的细颗粒。在一些实例中，细颗粒可具有小于1微米(即，纳米级)的尺寸。细颗粒可选自过渡金属化合物、贵金属、碳材料和它们的任意组合。细颗粒可以是市售的，或者可以通过将相对较大的颗粒研磨成小尺寸(例如，通过使用研磨球)而获得。这些细颗粒可有利地催化过氧化锂在形成充电期间分解为锂离子。在正极包含细颗粒的情况下，因为细颗粒用作预锂化的催化剂，所以这些细颗粒可在预锂化之前和之后都存在于正极中。过渡金属化合物可包含周期表第3族至第12族中任何过渡金属的化合物，例如钛氧化物、氧化锌、铜氧化物、镍氧化物、钼氧化物。贵金属包括金、银和铂族金属(即，钌、铑、钯、锇、铱和铂)。碳材料的细颗粒可以是碳纳米管、硬碳、球形碳等。

在一些实例中，正极可同时包含两种不同尺寸的正极活性材料。在一些实例中，正极可同时包含尺寸为1微米至几十微米的正极活性材料，以及尺寸小于1微米的相同正极活性材料的细颗粒。

根据本公开的一些实例，正极组合物还可包含碳材料。“碳材料”可为含碳元素的材料。碳材料可增加正极组合物的导电性和/或分散性。对碳材料没有具体限制，并且可以使用已知用于锂离子电池的那些碳材料。在一些实例中，碳材料可以包括但不限于炭黑、superp、乙炔黑、科琴黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、气相生长碳纤维、以及它们的组合。在一些实例中，正极可包含两种或更多种不同类型碳材料的混合物。在一些实例中，正极可同时包含两种不同尺寸的碳材料，即不小于1微米的碳材料，和小于1微米的相同或不同碳材料的细颗粒。

根据本公开的一些实例，正极组合物还可包含粘合剂。粘合剂可将正极组合物的组分保持在一起，并使正极组合物附着到正极集流体，当在重复的充/放电循环期间发生体积变化时，有助于保持正极的良好稳定性和完整性，因此改善最终电池的电化学特性，包括循环性能和倍率性能。对粘合剂没有具体限制，可以使用已知用于锂离子电池中的那些。在一些实例中，粘合剂可以是聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚丙烯酸(paa)、羧甲基纤维素钠(cmc)，优选pvdf。

根据本公开的一些实例，正极组合物还可包含溶剂。溶剂可溶解正极组合物的其它组分以提供正极浆料。然后，可将所得正极浆料施加到正极集流体上。然后，可干燥其上施加有正极浆料的正极集流体以获得正极。对正极组合物中包含的溶剂没有具体限制，可以使用已知用于锂离子电池的那些。在一些实例中，正极组合物中的溶剂可以是n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)。

在一些实例中，正极组合物包含过氧化锂、正极活性材料、碳材料、粘合剂和溶剂。另外，可任选使用通常已知用于锂离子电池中的其它添加剂，只要它们不会不利地损害电池的期望性能即可。

对正极组合物中每种组分的类型、形状、尺寸和/或含量没有特别限制。

对正极集流体没有具体限制。在一些实例中，铝箔可用作正极集流体。

负极组合物

根据本公开的负极组合物可包含负极活性材料。对负极活性材料没有具体限制，可以使用通常在锂离子电池中已知的那些负极活性材料。根据本发明的一些实例，负极活性材料可选自硅基活性材料、碳基活性材料及它们的任意组合。

“硅基活性材料”可为含硅元素的活性材料。合适的硅基活性材料的实例可包括但不限于硅、硅合金、氧化硅、硅/碳复合物、氧化硅/碳复合物及它们的任意组合。在一些实例中，硅合金可包含硅和选自ti、sn、al、sb、bi、as、ge和pb中的一种或多种金属。在一些实例中，氧化硅可以是超过一种硅氧化物的混合物。例如，氧化硅可以表示为siox，其中x的平均值可以为约0.5至约2。

“碳基活性材料”可以是含有碳元素的活性材料。负极中的碳基活性材料可以与正极中包含的碳材料相同或不同。合适的碳基活性材料的实例可包括但不限于石墨、石墨烯、硬碳、炭黑和碳纳米管。

类似于正极组合物，负极组合物还可包含碳材料、粘合剂和/或溶剂。负极中的碳材料、粘合剂和溶剂可分别与正极中包含的那些相同或不同。另外，可任选使用通常已知用于锂离子电池中的其它添加剂，只要它们不会不利地损害电池的期望性能即可。

对负极组合物中每种组分的类型、形状、尺寸和/或含量没有特别限制。

对负极集流体没有特别限制。在一些实例中，镍箔、镍网、铜箔或铜网可以用作负极集流体。

电解液

根据本公开的锂离子电池可包含电解液。根据本公开的一些实例，电解液可包含锂盐和非水溶剂。对锂盐和非水溶剂没有特别限制，并且可以使用通常在电池中已知的那些锂盐和非水溶剂。在一些实例中，电解液中的锂盐可不同于过氧化锂和正极中的正极活性材料。根据本公开的一些实例，锂盐可包括但不限于六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、砷酸锂(liaso4)、lisbo4、高氯酸锂(liclo4)、lialo4、liclo4、双(草酸)硼酸锂(libob)及它们的组合，优选lipf6。

根据本公开的一些实例，非水溶剂可以是碳酸酯(即，非氟化碳酸酯)和氟化碳酸酯。根据本公开的一些实例，碳酸酯可包括但不限于环状碳酸酯，例如碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯(bc)；线性碳酸酯，例如碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸乙丙酯(epc)；以及上述碳酸酯的任意组合。根据本公开的一些实例，氟化碳酸酯可以是上述碳酸酯的氟化衍生物，例如氟代碳酸亚乙酯(fec)和二氟碳酸亚乙酯、二氟碳酸二甲酯(dfdmc)。在本公开中，非氟化碳酸酯和氟化碳酸酯的混合物可称为“部分氟化的碳酸酯”。相对于非氟化碳酸酯和部分氟化的碳酸酯，氟化碳酸酯可以称为“完全氟化的碳酸酯”。

电解液中的硼基阴离子受体

根据本公开的一些实例，电解液可进一步包含硼基阴离子受体。对硼基阴离子受体没有具体限制，可以使用在硼原子上具有路易斯酸中心并且可以与过氧根离子(o2^2-，路易斯碱中心)形成络合物的硼烷和硼酸盐。通过使用这样的硼烷或硼酸盐，可以增加过氧化锂在电解液中的溶解性，并且可以改善过氧化锂脱嵌锂的动力学，这促进过氧化锂释放出锂离子。在电解液包含热不稳定锂盐(例如lipf6)的情况下，硼烷或硼酸盐还可稳定阴离子(例如pf6^5-)并减轻锂盐(例如lipf6)的分解，否则锂盐分解在充/放电循环期间会导致容量衰减并增加阻抗。

例如，根据本公开，可以使用h.s.lee等描述的由式(氟化烷基-o)3-b表示的硼酸盐，由式(氟化芳基-o)3-b表示的硼酸盐，和由通式(氟化芳基)3-b表示的硼烷(j.electochem.soc.,145(1998),第2813-2818页,通过引用的方式将其整体并入本文)。示例性的硼酸盐可以包括但不限于硼酸三(2h-六氟异丙基)酯(thfpb,[(cf3)2cho]3b)和硼酸三(2,4-二氟乙基)酯(f2c6h3o)3b，示例性的硼烷可以包括但不限于三(五氟苯基)硼烷(tpfpb,(c6f5)3b)。

美国专利申请公开号us2012/0183866a1中描述的氟化芳基硼草酸盐也是有用的，通过引用的方式将该专利申请整体并入本文。示例性的氟化芳基硼草酸盐可以由下式表示：

其中r是一个或多个含氟的部分。氟化芳基硼草酸盐的非限制性实例可以包括但不限于五氟苯基硼草酸盐(pfpbo)。

也可以采用下式表示的二草酸硼酸锂(lithiumbis(oxalato)borate，libob)作为电解液中的硼基阴离子受体：

另外，美国专利申请序列号us10/625686中描述的草酸二氟硼酸锂(lithiumoxaltodifluoroborate，化学式libf2c2o4，缩写为liodfb)也可用作电解液中的硼基阴离子受体。

氟代芳基硼的草酸酯(例如pfpbo)、libob和liodfb均有助于在负极表面形成更稳定的sei层，从而可以降低锂的消耗，改善电池性能。

实施例

ncm-111：锂镍钴锰氧化物，正极活性材料，d50：12μm，购自basf。

si/c复合材料：负极活性材料，通过将硅纳米颗粒(直径：50nm，购自alfaaesar)和石墨(购自深圳市科晶智达科技有限公司)以1:1的重量比混合而自制得到。

superp：超导电炭黑，碳材料，40nm，购自timcal。

ks6l：片状石墨，碳材料，约6μm，购自timcal。

过氧化锂：用于负极预锂化的锂源，购自alfaaesar。

pvdf：聚偏二氟乙烯，粘合剂，购自sovey。

nmp：n-甲基-2-吡咯烷酮，溶剂，购自国药集团化学试剂有限公司。

celgard2325：聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯层合膜(pp/pe/pp膜)，隔膜，购自celgard。

[正极的制备]

实施例1

在填充有氩气的手套箱(mb-10compact，购自mbraun)中，将938.6mgncm-111、26.4mg过氧化锂、10mgsuperp、5mgks6l、20mgpvdf添加到450mlnmp中。在搅拌3小时之后，将得到的均匀分散的浆料涂布到铝箔上，然后在真空中于80℃干燥6小时。将经涂布的铝箔从手套箱中取出，并切割成多个12mm的正极极片(缩写为ncm-li2o2正极极片)。

[电池的制备]

在填充有氩气的手套箱(mb-10compact，购自mbraun)中，采用上面得到的正极极片来组装纽扣电池(cr2016)。将纯锂金属箔用作对电极。将fec+emc(体积比为3:7，部分氟化的碳酸酯电解液)中的1mlipf6用作电解液。将celgard2325(pp/pe/pp膜)用作隔膜。

实施例2

以与实施例1中所述相同的方式来制备正极极片(缩写为ncm-li2o2-催化剂正极极片)，不同的是添加10mgncm-111细颗粒作为催化剂来制备正极浆料，并且使用928.6mgncm-111代替938.6mgncm-111。ncm-111细颗粒具有小于1μm的粒径。

实施例3

以与实施例2中所述相同的方式来制备正极极片(缩写为ncm-li2o2-催化剂正极极片)，不同的是使用24.1mg过氧化锂代替26.4mg过氧化锂。

实施例4

以与实施例2中所述相同的方式来制备正极极片(缩写为ncm-li2o2-催化剂正极极片)，不同的是使用50mg过氧化锂代替26.4mg过氧化锂。

实施例5

以与实施例4中所述相同的方式来制备电池，不同的是使用ec+dmc(1:1体积，非氟化碳酸酯电解液)中的1mlipf6作为电解液。

实施例6

以与上述实施例4所述相同的方式制备电池，不同的是使用完全氟化的碳酸酯(含有30体积％的fec)中的1mlipf6作为电解液。

实施例7

以与上述实施例2所述相同的方式制备电池，不同的是使用si/c复合材料作为负极。

实施例8

以与上述实施例7所述相同的方式制备电池，不同的是使用完全氟化的碳酸酯电解液(含有30体积％的fec)中的1mlipf6作为电解液。

对比例1

以与上述实施例1所述相同的方式制备正极极片(缩写为ncm正极极片)，不同的是不使用过氧化锂，并且采用965mgncm-111代替938.6mgncm-111。

对比例2

以与上述对比例1所述相同的方式制备电池，不同的是使用si/c复合材料作为负极。

对比例3

以与上述对比例2所述相同的方式制备电池，不同的是使用完全氟化的碳酸酯电解液(含有30体积％的fec)中的1mlipf6作为电解液。

[电化学测量]

在25℃，在arbin电池测试系统上评价每个电池的循环性能。

图1比较了实施例1、实施例2和对比例1制备的电池在第1次充/放电循环时的充/放电性能。在第1次充/放电循环中，在3-4.6v(vsli/li⁺)的电压范围内对每个电池进行充/放电。在每个电池的正极中，ncm的质量负载为约10mg/cm²。基于ncm的重量来计算比容量。与对比例1中的ncm正极相比，实施例1中的ncm-li2o2改善了第一次充电时的充电容量。与实施例1中的ncm-li2o2相比，实施例2中的ncm-li2o2-催化剂正极进一步改善了第一次充电时的充电容量。这归因于ncm细颗粒催化了过氧化锂的分解，由此向负极提供更多的锂离子。

图2比较了实施例1、实施例2和对比例1制备的电池的循环性能。在第1次充/放电循环中，在3-4.6v(vsli/li⁺)的电压范围内对每个电池进行充/放电；然后，在3-4.3v(vsli/li⁺)的正常电压范围内进行充/放电。在每个电池的正极中，ncm的质量负载为约10mg/cm²。基于ncm的重量来计算比容量。参考图2，可以看出，实施例2中的ncm-li2o2-催化剂正极显示出最大的容量和最好的稳定性，而对比例1中的ncm正极显示出最差的稳定性。

图3比较了实施例3和对比例1制备的电池在第1次充/放电循环时的充/放电性能。图4比较了实施例3和对比例1制备的电池的循环性能。图5显示了实施例4制备的电池在第1次充/放电循环时的充/放电性能。图6显示了实施例4制备的电池的循环性能。在第1次充/放电循环中，在3-4.6v(vsli/li⁺)的电压范围内对每个电池进行充/放电；然后，在3-4.3v(vsli/li⁺)的正常电压范围内进行充/放电。在每个电池的正极中，ncm的质量负载为约10mg/cm²。基于ncm的重量来计算比容量。图3至图6证明了，ncm-li2o2-催化剂正极比ncm正极显著改善了电池的容量和稳定性。

图7比较了实施例5和对比例1制备的电池在第1次充/放电循环时的充/放电性能。图8比较了实施例5和对比例1制备的电池的循环性能。图9显示了实施例6制备的电池在第1次充/放电循环时的充/放电性能。图10显示了实施例6制备的电池的循环性能。在第1次充/放电循环中，在3-4.6v(vsli/li⁺)的电压范围内对每个电池进行充/放电；然后，在3-4.3v(vsli/li⁺)的正常电压范围内进行充/放电。在每个电池的正极中，ncm的质量负载为约10mg/cm²。基于ncm的重量来计算比容量。图7至图10证明了，非氟化碳酸酯、全氟化碳酸酯和部分氟化的碳酸酯都适于预锂化方法，并且显著改善电池的容量和稳定性。

图11比较了实施例7和对比例2制备的电池在第1次充/放电循环时的充/放电性能。图12比较了实施例7和对比例2制备的电池的循环性能。在第1次充/放电循环中，在2.5-4.6v(vsli/li⁺)的电压范围内对每个电池进行充/放电；然后，在2.5-4.2v(vsli/li⁺)的正常电压范围内进行充/放电。在每个电池的正极中，ncm的质量负载为约18mg/cm²。基于ncm的重量来计算比容量。与对比例2的电池相比，实施例7的ncm-li2o2-催化剂正极在第一次充电时显示出更大的充电容量，并且在充/放电循环中显示出更好的容量保持。

图13比较了实施例8和对比例3制备的电池在第1次充/放电循环时的充/放电性能。图14比较了实施例8和对比例3制备的电池的循环性能。与对比例3的电池相比，实施例8的ncm-li2o2-催化剂正极在第一次充电时显示出更大的充电容量，并且在充/放电循环中显示出更好的容量保持。