Libération d'oxygène dans les cathodes en couches riches en Ni pour batteries lithium-ion : Mécanismes et stratégies d'atténuation

Résumé LiNi x Co y Al z O 2 (NCA) et LiNi x Co y Mn z O 2 (NCM) sont devenus largement utilisés comme cathodes dans les batteries lithium-ion pour l'électronique grand public, les véhicules électriques et les applications de stockage d'énergie nécessitant une sortie de puissance constante sur de longues périodes et dans des conditions environnementales variées. Un problème crucial de dégradation structurelle conduisant à une détérioration induite par le cyclage, une perte rapide de capacité/tension des cellules et l'apparition d'événements de thermal runaway indésirables implique la dégradation des matériaux de cathode enrichis en nickel. Cette contribution offre une évaluation complète des stratégies de pointe en ingénierie et en conception de matériaux pour améliorer la stabilité structurelle des matériaux de cathode et réduire les réactions d'évolution d'oxygène néfastes. Elle fournit également les découvertes les plus récentes concernant les phénomènes de libération d'oxygène et les mécanismes associés contribuant à la dégradation structurelle dans les cathodes haute teneur en nickel. La principale source de déplétion en oxygène et la détérioration structurelle qui en résulte sont examinées en détail. De plus, les mécanismes cinétiques responsables de la perte d'oxygène sont scrutés, et des mesures pour atténuer la dégradation électrochimique qui en résulte sont élaborées. Cet aperçu peut guider les chercheurs dans le développement de matériaux de cathode contenant de l'oxygène à l'avenir, où les fuites d'oxygène sont moins préoccupantes par rapport à d'autres formes de détérioration.