Les produits de décomposition interfaciale formant ce que l'on appelle l'interphase à électrolyte solide (SEI) lors de la première charge/décharge déterminent de manière significative les performances électrochimiques des batteries au lithium (Li). À ce jour, les évolutions dynamiques, compositions chimiques, les stabilités et les facteurs d'influence des films SEI ont retenu l'attention de beaucoup.

Il est à noter que, contrairement à la formation d'un film SEI à la surface des électrodes, une sorte de coque SEI se forme généralement de manière conforme au niveau de la couche la plus à l'extérieur du Li déposé sur place une fois que le Li fraîchement déposé entre en contact avec l'électrolyte, qui pourrait influencer directement la nucléation du Li, comportements de croissance et propriétés électrochimiques à l'interface électrode/électrolyte.

Par ailleurs, les instabilités chimiques/morphologiques de la coquille SEI formée sur place posent des défis pour les caractérisations in situ. La capture directe de l'évolution dynamique des coques SEI est cruciale pour interpréter leurs impacts sur l'interface anode/électrolyte et les performances de la batterie.

La microscopie électrochimique à force atomique (EC-AFM) permet de caractériser en temps réel le changement de morphologie, module mécanique et répartition potentiel/courant à l'interface électrode/électrolyte dans les conditions de travail, fournissant une méthode d'analyse in situ importante avec une résolution spatiale élevée pour explorer l'évolution dynamique de la coquille SEI formée sur place sur le Li déposé.

Récemment, Prof. Li-Jun Wan et Prof. Rui Wen et al. fournir la preuve visualisée simple de l'évolution des coquilles SEI pendant le dépôt/le décapage de Li pour révéler la dégradation de l'anode via l'EC-AFM in situ.

Pendant le dépôt de Li, les particules de Li quasi-sphériques nucléent et croissent sur une électrode de Cu. Ensuite, l'effondrement des coquilles SEI est distinctement capturé avec le décapage continu de Li. Au fur et à mesure que le cyclisme progresse, les nouveaux gisements de Li sont susceptibles de se renucléer sur les sites sans dépôt avec une activité électrochimique plus élevée. Les coquilles SEI fraîches se forment sur du Li fraîchement déposé tandis que les coquilles SEI originales conservent leur morphologie effondrée à la même position. La régénération/l'effondrement sévères du SEI ainsi que l'épuisement des électrolytes et l'augmentation de l'impédance interfaciale sont l'une des responsabilités de la dégradation des anodes.

Ce travail révèle l'évolution interfaciale à l'échelle nanométrique, fournit des informations approfondies sur la compréhension fondamentale des propriétés SEI et guide davantage les stratégies d'amélioration de la conception de l'interface dans les batteries Li.