Catégorisation des voies d'évolution des cathodes en oxyde stratifié contenant du nickel à teneur moyenne et élevée

RÉSUMÉ La recherche d'une densité d'énergie élevée dans les cathodes lithium-ion à base de nickel en oxyde stratifié suit deux voies principales : augmenter la teneur en nickel et élever la tension d'arrêt supérieure. Cependant, ces deux voies peuvent compromettre dans une certaine mesure la robustesse structurelle globale et la stabilité interfaciale. Dans cet article, nous comparons LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 (N6, nickel moyen) et LiNi 0.9 Co 0.05 Mn 0.05 O 2 (N9, nickel élevé) lors d'une analyse de mécanisme à des états de charge identiques mais avec des tensions d'arrêt différentes. N9, cyclé dans une fenêtre de tension moyenne, présente une perte de capacité initiale prononcée, qui est attribuée à une transition de phase intrinsèque O3 à O1, provoquant une dégradation sévère de la structure globale et des joints de grains principaux. En revanche, N6, cyclé dans une fenêtre de haute tension, évite largement un gilding sévère des plaques et l'évolution de phase attribuée à l'arrangement en zig-zag établi de la couche de métal de transition (TM), mais souffre d'une oxydation accélérée de l'électrolyte, d'évolution de produits gazeux, de dissolution des ions TM et de destabilisation de l'interface électrolyte-cathode (CEI). Après avoir délimité ces compromis structurels par rapport aux interfaces pour les cathodes LiNi x Co y Mn (1‐x‐y) O 2 avec différentes teneurs en nickel, nous constatons que l'ingénierie de réseau (par exemple, le dopage ciblé et la monocristallisation) est la plus prometteuse pour les cathodes à nickel élevé, tandis que l'ingénierie de l'électrolyte (par exemple, LiDFOB et/ou des additifs à base de silicium) est une stratégie efficace pour les candidats à nickel moyen.