Mapeamento do mecanismo de reação durante a sobrecarga de uma bateria de íon de lítio LiNiO2/Gravidade-silício: uma abordagem operando correlacionada por meio de análise de gases simultânea e técnicas de espalhamento de sincrotrão

Os processos de degradação da bateria de íon de lítio são multiescala, heterogêneos, dinâmicos e envolvem múltiplos componentes da célula através de mecanismos de interação. Caracterização correlacionada operando capaz de medir vários parâmetros-chave é necessária para acelerar a compreensão desses complexos processos de degradação. Em particular, os mecanismos de degradação durante a sobrecarga de LiNiO2/Gravidade-Silício são bem conhecidos a nível de material, apresentando liberação de gás O2 e a consequente reestruturação da superfície de LiNiO2. No entanto, ainda há debates sobre o papel da formação da fase O1 de alta tensão na produção de gás e nenhuma informação sobre o efeito dos gases produzidos nos componentes da célula (ânodo ou sensores), ou o efeito da sobrecarga no comportamento em nível de eletrodo. Neste trabalho, medimos simultaneamente o gás produzido usando espectrometria de massa operando enquanto resolvíamos espacialmente mudanças na nanostrutura e na rede usando mapeamento de micro SAXS/WAXS operando durante a formação e sobrecarga de uma célula de bolsa de LiNiO2/Gr-Si. Este novo experimento de caracterização operando correlacionada permitiu (1) confirmar a ausência da fase O1 mesmo com a produção substancial de gás no final da carga, (2) revelar o efeito dos gases nos eletrodos de referência e negativo, (3) mostrar que a sobrecarga aumenta as heterogeneidades de reação em plano criando pontos degradados locais que ficam atrás da eletroquímica em conjunto. Essas descobertas serão importantes para otimizar a degradação de dispositivos baseados em químicas semelhantes, em particular NMC rico em Ni, ao mesmo tempo que mostram a força da caracterização correlacionada levando a informações mais eficientes e robustas sobre mecanismos complexos.