Sobre las pérdidas de capacidad observadas en electrodos compuestos de Nano‐Si optimizados en celdas de medio Li‐Metal

Resumen Aunque el uso de electrodos basados en silicio puede aumentar considerablemente la capacidad de las baterías de Li‐ion, su aplicación está asociada con pérdidas de capacidad significativas. En este trabajo, se evalúan las influencias de la formación de la interfaz de electrolito sólido (SEI), la expansión de volumen y la captura de litio para dos esquemas de ciclo electroquímico diferentes utilizando celdas de medio con litio metálico que contienen electrodos compuestos a base de nanopartículas de silicio. Se demuestra que la captura de litio, causada por una delitihación incompleta, es la principal razón de la pérdida de capacidad, mientras que la formación y disolución de SEI afectan la pérdida de capacidad acumulada debido a una eficiencia coulómbica disminuida. Las pérdidas de capacidad se pueden explicar por la creciente concentración de litio en el electrodo que causa una disminución del potencial de litihación y que el límite de corte de litihación se alcanza más rápido. Se encuentra una relación atómica de litio a silicio de 3.28 para un electrodo de silicio después de 650 ciclos utilizando un ciclo limitado de capacidad de 1200 mAhg −1. Los resultados muestran además que el paso de litihación es el paso limitante de capacidad y que las pérdidas de capacidad se pueden minimizar aumentando la eficiencia del paso de delitihación mediante la inclusión de pasos de delitihación a voltaje constante. La captura de litio debido a la delitihación incompleta constituye, en consecuencia, un fenómeno de pérdida de capacidad muy importante para los electrodos compuestos de silicio.