Le désordre cationique à longue portée induit deux voies de dégradation distinctes dans des cathodes en couches riches en Ni sans Co

Résumé Les oxydes en couches riches en Ni sont l'un des matériaux de cathode les plus attrayants dans les batteries lithium-ion à haute densité énergétique, leurs mécanismes de dégradation ne sont pas encore complètement élucidés. Dans ce travail, nous rapportons une forte dépendance des chemins de dégradation au désordre cationique à longue portée des oxydes Li 1− m (Ni 0.94 Al 0.06 ) 1+ m O 2 (NA) sans Co. Fait intéressant, une phase en couches désordonnée avec un décalage de réseau peut être facilement formée dans la région proche de la surface des particules NA avec un très faible désordre cationique (NA-LCD, m ≤0.06) durant le cyclage électrochimique, tandis que la structure en couches est essentiellement maintenue dans le noyau des particules formant une structure « cœur–enveloppe ». Cette reconstruction de surface déclenche une dégradation rapide de la capacité pendant les 100 premiers cycles entre 2,7 et 4,3 V à 1 C ou 3 C. En revanche, les déformations locales du réseau s'accumulent progressivement dans l'ensemble des particules NA avec des degrés plus élevés de désordre cationique (NA-HCD, 0.06≤ m ≤0.15) qui entraînent une dégradation lente de la capacité lors du cyclage.