p Novas nanopartículas ocas de óxido de ferro com uma alta concentração de defeitos foram sintetizadas por usuários da instalação do Centro de Materiais em Nanoescala (CNM) da Divisão de Ciências Químicas e Engenharia da Argonne e Fonte Avançada de Fótons (APS), e a Universidade de Chicago, trabalhando em colaboração com o Grupo CNM NanoBio Interfaces. Um novo conceito de fabricação de eletrodos baseado na selagem de nanopartículas entre camadas de nanotubos de carbono puro também foi desenvolvido. Quando este novo eletrodo foi usado como cátodo, as vagas de ferro inerentes permitiram um desempenho significativamente aumentado em uma bateria de íon de lítio. p Eletrodos convencionais baseados em nanopartículas desbotam rapidamente devido à fraca conectividade entre as nanopartículas e o coletor de corrente. Os novos eletrodos permitem a intercalação reversível de íons de lítio, que resultou em alta capacidade e eficiência, desempenho de taxa superior, e excelente estabilidade (sem desbotamento ao longo de mais de 500 ciclos). Este resultado demonstra que a morfologia do nanomaterial é crítica para o desenvolvimento da bateria de íons de lítio.

p No CNM, gama-Fe oca ₂ O ₃ nanopartículas foram sintetizadas com quatro vezes mais vacâncias catiônicas do que nanopartículas sólidas ou material a granel. A fabricação de novos eletrodos envolveu a selagem das nanopartículas entre camadas de nanotubos de carbono de múltiplas paredes puras, sem ligantes ou aditivos. Estudos eletroquímicos revelaram alta capacidade (132 mAh / g a 2,5 V), 99,7% de eficiência coulômbica, desempenho de taxa superior (133 mAh / g a 3000 mA / g), e excelente estabilidade. Na APS, a transformação estrutural in situ das nanopartículas por absorção de raios-X síncrotron e técnicas de difração proporcionou uma compreensão clara dos processos de lítio durante o ciclo eletroquímico.