Interface Eletrodo/Eletrolito de Cátodos Compostos α-Li3V2(PO4)3 em um Eletrolito Não Aquoso para Baterias de Íons de Lítio e o Papel do Aditivo de Carbono

Fosfatos de metais de transição (TMPs) são materiais potenciais para aplicações em larga escala de baterias de íons de lítio (LIBs). No entanto, cátodos TMP de alta tensão não conseguiram sucesso comercial devido a mecanismos de falha pouco compreendidos. Neste artigo, estudamos a química de superfície de eletrodos compostos de Li3V2(PO4)3 utilizando espectroscopia de fotoelétrons por raios X (XPS) após ciclo eletroquímico em uma janela eletroquímica estável de 3,0–4,2 V em relação a Li/Li+ e na janela mais ampla de 3,0–4,8 V em relação a Li/Li+, onde uma queda dramática na capacidade é observada. Além disso, realizamos experimentos de envelhecimento em eletrolito LiPF6 EC/DEC sem viés eletroquímico aplicado para investigar uma possível formação espontânea de interface de eletrolito sólido (SEI), como foi descrito para eletrodos de óxido de metal de transição de lítio (LixMyOz). Uma SEI foi encontrada nos eletrodos compostos de Li3V2(PO4)3 ciclado em ambas as janelas de potencial e após envelhecimento, com composições químicas semelhantes, incluindo éteres, alquilóxidos, ésteres, carboxilatos e carbonatos, além de produtos de sal decompostos. Experimentos análogos foram realizados nos constituintes individuais do eletrodo composto (material ativo, aglutinante e aditivo de carbono). Foi determinado que o aditivo de carbono e não o Li3V2(PO4)3 formaram uma SEI tanto espontaneamente quanto eletroquimicamente. Portanto, o aditivo de carbono e suas propriedades são cruciais na formação da SEI em cátodos TMP para LIBs, o que afeta diretamente seu desempenho de intercalação de lítio.