Com ideias opostas, as duas locuções estão corretas:
Ao invés de descer, o elevador subiu.
Em vez de descer, o elevador subiu.
Quando a ideia é de simples substituição, só podemos usar "em vez de":
Em vez de viajar de trem, fui de avião.
Não seria correto dizer "ao invés de viajar de trem", porque viajar de avião é
uma simples substituição do meio de transporte, sem qualquer sentido de
oposição.