Dépôt ultrarapide de polyèdres de lithium à facettes en dépassant la formation de SEI

Nature volume 620, pages 86-91 (2023)Citer cet article

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L’électrodéposition du lithium (Li) métallique est essentielle pour les batteries à haute énergie1. Cependant, la formation simultanée d’un film de corrosion superficiel appelé interphase d’électrolyte solide (SEI)2 complique le processus de dépôt, ce qui sous-tend notre mauvaise compréhension de l’électrodéposition du métal Li. Ici, nous dissocions ces deux processus entrelacés en dépassant la formation de SEI à des densités de courant de dépôt ultrarapides tout en évitant les limitations du transport de masse. En utilisant la microscopie électronique cryogénique4,5,6,7, nous découvrons que la morphologie intrinsèque du dépôt du Li métallique est celle d'un dodécaèdre rhombique, étonnamment indépendant de la chimie de l'électrolyte ou du substrat collecteur de courant. Dans une architecture de pile bouton, ces dodécaèdres rhombiques présentent une connectivité proche du point de contact avec le collecteur de courant, ce qui peut accélérer la formation inactive de Li . Nous proposons un protocole de courant pulsé qui surmonte ce mode de défaillance en exploitant les dodécaèdres rhombiques Li comme germes de nucléation, permettant la croissance ultérieure de Li dense qui améliore les performances de la batterie par rapport à une ligne de base. Alors que le dépôt de Li et la formation de SEI ont toujours été étroitement liés dans les études antérieures, notre approche expérimentale ouvre de nouvelles opportunités pour comprendre fondamentalement ces processus découplés les uns des autres et apporter de nouvelles connaissances pour concevoir de meilleures batteries.

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