p Eletrodos de nanopartículas em baterias de íon-lítio têm contribuições próximas à superfície e internas para sua capacidade redox, cada um com recursos de taxa distintos. Usando microscopia eletrônica combinada, métodos de raios-X síncrotron e cálculos ab initio, Os pesquisadores do Laboratório Nacional de Brookhaven investigaram as vias de litiação que ocorrem nos eletrodos de NiO. Eles descobriram que o eletroativo próximo à superfície (Ni ²⁺ → Ni ⁰ ) sites saturados muito rapidamente, e então encontrou uma dificuldade inesperada em propagar a transição de fase para o eletrodo (referido como um modo de "núcleo encolhido"). p Contudo, a capacidade interior para Ni ²⁺ → Ni ⁰ pode ser acessado de forma eficiente após a nucleação dos dedos de litiação, que se propagam para o volume da amostra, mas somente após um certo tempo de incubação. As observações microestruturais da transição de um modo de núcleo de encolhimento lento para um modo de dedo de litiação mais rápido corroboram com a caracterização síncrotron de baterias de grande formato, e pode ser racionalizado por efeitos de estresse no transporte em altas taxas de descarga. O tempo finito de incubação dos dedos de litiação define a limitação intrínseca para a capacidade de taxa (e, portanto, a potência) de NiO para dispositivos de armazenamento de energia eletroquímica. O presente trabalho desvenda a ligação entre as vias de reação em nanoescala e a perda de capacidade dependente da taxa C, e fornece orientação para o design adicional de materiais de bateria que favorecem o carregamento de alta taxa C.

p Compreender a ligação entre os caminhos de reação em nanoescala e as propriedades elétricas resultantes das baterias de íon de lítio pode fornecer informações consideráveis ​​sobre como melhorar o design geral e a longevidade dessas baterias recarregáveis.

p As instalações de microscopia eletrônica da CFN foram usadas para imagens em escala atômica, espectroscopia, e tomografia durante o processo de litiação in situ.