p Para o sistema de bateria de lítio-oxigênio, é bem conhecido que a reação de carga e descarga produz formas peculiares de produto de reação que se assemelham a donuts e balões. Ainda, como essas formas se formam permanece um mistério. Um novo estudo de uma bateria de nano-lítio-oxigênio funcionando em escala atômica em uma atmosfera de oxigênio fornece pistas para resolver este mistério. p A descoberta da via de reação de lítio-oxigênio estabelece a base para a modelagem quantitativa de processos eletroquímicos no sistema de lítio-oxigênio, fornecendo uma visão sobre a melhor forma de projetar baterias de lítio-oxigênio com alta capacidade e ciclo de vida mais longo.

p O sistema de bateria de lítio-oxigênio tem sido percebido como uma tecnologia capacitadora para a indústria eletromotriz. Contudo, o progresso na pesquisa e no desenvolvimento de uma bateria de lítio-oxigênio foi severamente prejudicado por duas perguntas sem resposta. Primeiro, qual é a rota de reação eletroquímica ao descarregar e carregar a bateria? Segundo, qual é a relação entre as formas complicadas do produto da reação e o caminho da reação? As respostas a essas duas perguntas são fundamentais, ainda essencial para o desenvolvimento das baterias de lítio-oxigênio.

p Para resolver essa lacuna de conhecimento, uma equipe de pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory; Universidade Politécnica de Tianjin da China; e EMSL, o Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais, usou técnicas avançadas de imagem in-situ - o microscópio eletrônico de transmissão ambiental - na EMSL, uma instalação de usuário do Departamento de Energia do Escritório de Ciências, para observar uma bateria de nano-lítio-oxigênio durante o carregamento e o descarregamento. Eles descobriram que o oxigênio reage com o lítio nos nanotubos de carbono para formar um óxido de lítio metaestável.

p Este óxido se transforma em um óxido de lítio mais estável e libera gás oxigênio que expande (infla) as partículas em uma estrutura oca, produzindo formas de rosca e balão. Esta observação demonstra de forma mais geral que a maneira como o oxigênio liberado é acomodado governa a formação da morfologia complicada do produto de reação em uma bateria de lítio-oxigênio. Os resultados deste trabalho não apenas respondem às duas questões delineadas acima, mas também fornecem informações sobre o transporte de íons e elétrons juntamente com o fluxo de massa para a bateria de lítio-oxigênio.