Динамическое поведение межфазных слоёв и его значение для катодных материалов с высокой плотностью энергии в литий-ионных аккумуляторах

Нежелательные взаимодействия между электродом и электролитом препятствуют практическому применению многих катодных материалов с высокой плотностью энергии в литий-ионных аккумуляторах. Усилия по увеличению ограниченного срока их службы преимущественно сосредоточены на активных электродных материалах и электролитах. В данной работе с помощью передового трёхмерного химического и визуализационного анализа модельного материала — слоистого оксида лития и переходных металлов с высоким содержанием никеля — выявлено динамическое поведение катодных межфазных слоёв, обусловленное проводящими углеродными добавками (техническим углеродом) в распространённом неводном электролите. Вторично-ионная масс-спектрометрия с чувствительностью к выбранной области анализа показывает, что межфазный слой на границе катод–электролит, первоначально сформировавшийся на техническом углероде без приложения электрохимического смещения, быстро пассивирует частицы катода посредством взаимного обмена поверхностными частицами. Настраивая толщину межфазного слоя, мы демонстрируем его устойчивость в подавлении деградации границы раздела электрод–электролит при работе элемента под высоким напряжением. Полученные результаты дают представление о формировании и эволюции катодных межфазных слоёв, способствуя разработке поверхностной защиты in situ для катодных материалов с высокой плотностью энергии в литиевых аккумуляторах.