Électrolytes liquides à haute tension pour batteries au Li : progrès et perspectives

Depuis l'avènement des batteries au lithium-ion (LIB), la densité d'énergie a été triplée, principalement attribuée à l'augmentation des capacités des électrodes. Actuellement, la capacité des cathodes à base d'oxydes de métaux de transition approche de la limite en raison des limitations de stabilité des électrolytes. Pour promouvoir davantage la densité d'énergie des LIB, les stratégies les plus prometteuses consistent à augmenter la tension de coupure des cathodes dominantes ou à explorer de nouveaux matériaux de cathodes à haute capacité et haute tension, ainsi qu'à remplacer l'anode en graphite par du Si/Si-C ou du lithium métal. Cependant, les électrolytes commerciaux à base de carbonate d'éthylène (EC) avec une stabilité anodique relativement faible d'environ 4,3 V par rapport à Li+/Li ne peuvent pas soutenir des cathodes à haute tension. Le goulet d'étranglement qui limite la performance électrochimique des batteries au lithium s'oriente vers de nouvelles compositions d'électrolytes répondant à des cathodes agressives de nouvelle génération et à des anodes en Si/Si-C ou en lithium métal, étant donné que la résistance à l'oxydation des électrolytes et les couches d'interface électrolytique de cathode (CEI) formées in situ aux cathodes à haute tension et les couches d'interface d'électrolyte solide (SEI) sur les anodes contrôlent de manière critique la performance électrochimique de ces batteries au lithium à haute tension. Dans cette revue, nous présentons un aperçu complet et approfondi des avancées récentes, des mécanismes fondamentaux, des défis scientifiques et des stratégies de conception pour les nouveaux systèmes d'électrolytes à haute tension, en se concentrant particulièrement sur les problèmes de stabilité des électrolytes, la compatibilité et les interactions entre les électrolytes et les électrodes, ainsi que les mécanismes de réaction. Enfin, des idées nouvelles, des directions prometteuses et des solutions potentielles pour les électrolytes à haute tension associés à des couches SEI/CEI efficaces sont proposées pour motiver des chimies révolutionnaires de batteries au lithium à haute tension de nouvelle génération.