Régulation des réactions interfaciales anode‐électrolyte par la chimie d'un liant zwitterionique dans des batteries lithium‐ion avec des cathodes en oxyde multicouche à haute teneur en nickel et des anodes en silicium‐graphite.

Résumé L'application pratique des anodes à base de silicium (Si) fait face à des défis en raison de graves dégradations structurelles et interfaciales. Ces défis sont exacerbés dans les batteries lithium‐ion (LIB) utilisant des anodes à base de Si avec des cathodes en oxyde multicouche à haute teneur en nickel, car le passage significatif de métaux de transition catalyse de graves réactions secondaires parasites, entraînant une défaillance plus rapide des cellules. Bien que l'amélioration des propriétés mécaniques des liants polymères ait été reconnue comme un moyen efficace d'améliorer la stabilité de l'interface électrolyte solide (SEI) sur les anodes à base de Si, une compréhension approfondie de la façon dont la chimie du liant influence la SEI fait défaut. Dans ce contexte, un liant zwitterionique capable de manipuler la composition chimique et la distribution spatiale de la couche SEI est conçu pour les anodes à base de Si. Il est prouvé que le microenvironnement chargé électriquement créé par les espèces zwitterioniques modifie l'environnement de solvatation sur l'anode à base de Si, avec des anions riches et des interactions Li + ‐solvant affaiblies. Un tel environnement de solvatation régulé par le liant induit une SEI fine, uniforme et robuste sur les anodes à base de Si, qui s'avère être la clé pour résister au dépôt de métaux de transition et minimiser leur impact néfaste sur la catalyse de la décomposition de l'électrolyte et la dévitalisation du Si en vrac. En conséquence, bien que possédant des propriétés mécaniques comparables à celles des liants commerciaux, le liant zwitterionique permet de meilleures performances de cycle dans des LIB à haute densité d'énergie dans des conditions de fonctionnement exigeantes.