Evolución estructural y comportamiento térmico de cátodos ricos en Ni: análisis acoplado operando de XAS, XRD y espectrometría de masas

Comprender la inestabilidad térmica intrínseca de los cátodos ricos en Ni es fundamental para dilucidar los mecanismos de fuga térmica en baterías de iones de litio. Aquí, investigamos la descomposición inducida térmicamente de cátodos ricos en Ni bajo condiciones sin electrolito usando enfoques operando con resolución temporal, que incluyen difracción de rayos X (XRD), espectroscopía de absorción de rayos X (XAS) y espectrometría de masas en línea (OMS). Los resultados revelan una evolución acoplada de la liberación de oxígeno, el redox de Ni y las transformaciones estructurales durante el calentamiento. La liberación de oxígeno se inicia antes de detectar la transición de fase a granel y se correlaciona con un desorden estructural temprano, monitoreado por la evolución de los reflejos (003)L y (104)L. La deslitación profunda a 4.8 V (∼95% SOC) acelera la reducción de Ni y amplifica la inestabilidad estructural, conduciendo a una liberación temprana de oxígeno aproximadamente 3 veces mayor en comparación con la condición a 4.3 V (∼85% SOC). Estos hallazgos establecen un marco basado en el acoplamiento para entender la inestabilidad térmica inducida por el cátodo y ofrecen orientación para mejorar la seguridad de las baterías.