O NIMS teve sucesso pela primeira vez na visualização de mudanças sequenciais na distribuição do potencial elétrico em um eletrodo composto durante as reações de carga / descarga em baterias de íon de lítio totalmente em estado sólido. Essa distribuição era mensurável anteriormente apenas antes e depois da ocorrência de reações de carga / descarga. A compreensão microscópica dos mecanismos de reação de carga / descarga em eletrodos pode facilitar o projeto de novos dispositivos capazes de melhorar o desempenho de baterias de íon de lítio totalmente em estado sólido.

A bateria de íon de lítio totalmente sólida é uma candidata promissora para bateria de próxima geração devido à sua excelente segurança e propriedades cíclicas. Seu desempenho precisa ser melhorado antes que possa ser colocado em uso prático. As causas da degradação do desempenho precisam ser identificadas por meio de uma análise detalhada das reações eletroquímicas que ocorrem nos eletrodos durante a carga e a descarga. Em 2016, esta equipe de pesquisa desenvolveu uma técnica que permite a observação in-situ de mudanças de potencial elétrico em eletrodos em alta resolução espacial. Contudo, existia um grande interesse no desenvolvimento de novas técnicas que permitiriam análises mais detalhadas:medição sequencial (dinâmica) das mudanças na distribuição do potencial elétrico através de um eletrodo durante a carga / descarga.

Esta equipe de pesquisa desenvolveu recentemente uma nova técnica capaz de visualizar mudanças sequenciais (dinâmicas) na distribuição de potencial elétrico em baterias, combinando um sistema de medição eletroquímica com técnicas desenvolvidas anteriormente (microscopia de força de sonda Kelvin in-situ e uma técnica usada para preparar bateria transversal amostras). A equipe então usou esta nova técnica combinada para observar as reações de carga / descarga em ação dentro de cátodos compostos em baterias de íon de lítio totalmente em estado sólido (amostras experimentais fornecidas pela Taiyo Yuden Co., Ltd.). Como resultado, a equipe descobriu que as reações de carga se estendem de forma desigual através do cátodo composto do lado do coletor atual para o lado do ânodo, enquanto as reações de descarga se espalham uniformemente pelo cátodo. Esses resultados indicam a formação de uma rede de caminhos condutores eletrônicos inadequada no cátodo composto durante um processo de carga.

A técnica desenvolvida nesta pesquisa é aplicável a uma variedade de avaliações de bateria, incluindo uma análise aprofundada das causas da degradação do desempenho da bateria, que têm sido difíceis de determinar usando medições eletroquímicas convencionais. Esta técnica pode ajudar os desenvolvedores de bateria a otimizar as estruturas da bateria e projetar baterias de alto desempenho.