Le batterie agli ioni di litio sono utilizzate in una varietà di dispositivi elettronici, dai laptop ai telefoni cellulari. Funzionano spostando gli ioni di litio tra un elettrodo positivo (anodo) e un elettrodo negativo (catodo). Quando la batteria è in carica, gli ioni di litio si spostano dal catodo all'anodo. Quando la batteria si scarica, gli ioni di litio si spostano dall'anodo al catodo.
L'efficienza di una batteria agli ioni di litio dipende dalla velocità con cui gli ioni di litio possono spostarsi tra gli elettrodi. Ciò è determinato dalla dimensione e dalla forma dei pori nel materiale dell'elettrodo. Se i pori sono troppo piccoli, gli ioni di litio avranno difficoltà a muoversi attraverso di essi. Se i pori sono troppo grandi, gli ioni di litio potranno muoversi troppo facilmente e la batteria perderà potenza.
I ricercatori hanno utilizzato un microscopio elettronico a trasmissione a scansione (STEM) per acquisire immagini degli ioni di litio mentre si muovevano attraverso un labirinto molecolare nel materiale dell’elettrodo di una batteria. Lo STEM ha permesso ai ricercatori di vedere gli ioni di litio a livello atomico.
I ricercatori hanno scoperto che gli ioni di litio si muovevano attraverso il labirinto saltando da una molecola all’altra. Il processo di hopping è stato facilitato dalla presenza di difetti nel materiale dell'elettrodo. Questi difetti hanno creato percorsi che hanno permesso agli ioni di litio di muoversi più facilmente.
I risultati potrebbero aiutare i ricercatori a progettare nuovi materiali per elettrodi che consentano agli ioni di litio di muoversi più rapidamente e facilmente. Ciò potrebbe portare a batterie più efficienti e di maggiore durata.
