Surplomb inactif dans les anodes en silicium

Les batteries Li-ion contiennent une surface d'anode excédentaire pour améliorer la fabricabilité et empêcher le dépôt de Li. Ces zones de surplomb dans les électrodes en graphite sont actives mais subissent une diminution du flux de Li + pendant le cyclage. Au fil du temps, le surplomb et les parties de l'anode directement opposées à la cathode peuvent échanger du Li +, entraîné par des différences de potentiel électrique local au sein de l'électrode, ce qui gonfle ou diminue artificiellement la capacité mesurée de la cellule. Ici, nous montrons que la lithiation du surplomb est moins susceptible de se produire dans les anodes en silicium associées à des cathodes à oxyde stratifié. La grande hystérésis de tension du silicium crée une force motrice plus faible pour l'échange de Li + alors que les ions lithium transitent vers le surplomb, rendant cet échange très inefficace. Pour les particules de Si cristallin, le stockage de Li + au niveau du surplomb est prohibitif, car le faible potentiel nécessaire pour la lithiation initiale peut agir comme une barrière thermodynamique pour cet échange. Nous utilisons la microscopie Raman pour démontrer que les particules de Si cristallin au niveau du surplomb ne sont jamais lithées même après un stockage de cellule à 45 °C pendant quatre mois. Parce que le surplomb de l'anode peut affecter la prévision de la durée de vie de la cellule, les cellules utilisant des anodes en silicium peuvent nécessiter des méthodologies différentes pour l'estimation de la durée de vie par rapport à celles utilisées pour les batteries Li-ion traditionnelles à base de graphite.