Le lithium métallique, de par sa nature hautement réactive, subit directement une réaction chimique avec la solution de l'électrolyte dès son dépôt sur la cathode conduisant à la formation d'une interface électrolyte solide (SEI) au lieu de former des amas de lithium. Pendant le chargement de la batterie, la borne négative de la cellule contient un excès d’électrons provenant de l’alimentation. Ces électrons se déplacent vers le matériau cathodique sous forme d’ions lithium via un électrolyte liquide. Le lithium s'intercale dans les oxydes de métaux de transition présents dans la cathode sous forme de LiMn2O4 ou LiCoO2.

Voici quelques raisons pour lesquelles le lithium ne se dépose pas à la cathode :

Décomposition électrolytique :Le lithium métallique est très réactif et peut facilement réagir avec l'électrolyte, conduisant à la formation d'une couche d'interface électrolyte solide (SEI) à la surface de la cathode. Cette couche SEI empêche un dépôt supplémentaire de lithium métallique.

Surpotentiel élevé :Le potentiel électrochimique requis pour le dépôt du lithium est supérieur au potentiel pour d'autres réactions, telles que le dégagement d'hydrogène ou le dégagement d'oxygène. Cela signifie que le lithium métal n’est déposé que lorsque ces autres réactions se sont produites.

Faible solubilité :Le lithium métal a une faible solubilité dans les solvants organiques, qui sont généralement utilisés comme électrolytes dans les batteries lithium-ion. Cela signifie que le lithium métallique a tendance à précipiter hors de l’électrolyte et à former des amas solides plutôt que de se déposer à la cathode.