Litiumjonbatterier används i en mängd olika elektroniska enheter, från bärbara datorer till mobiltelefoner. De fungerar genom att skjuta litiumjoner mellan en positiv elektrod (anod) och en negativ elektrod (katod). När batteriet laddas, rör sig litiumjoner från katoden till anoden. När batteriet laddas ur flyttas litiumjoner från anoden till katoden.
Effektiviteten hos ett litiumjonbatteri beror på hur snabbt litiumjoner kan röra sig mellan elektroderna. Detta bestäms av storleken och formen på porerna i elektrodmaterialet. Om porerna är för små kommer litiumjoner att ha svårt att röra sig genom dem. Om porerna är för stora kommer litiumjoner att kunna röra sig för lätt och batteriet tappar ström.
Forskarna använde ett scanning transmission elektronmikroskop (STEM) för att avbilda litiumjoner när de rörde sig genom en molekylär labyrint i ett batterielektrodmaterial. STEM gjorde det möjligt för forskarna att se litiumjonerna på atomnivå.
Forskarna fann att litiumjoner rörde sig genom labyrinten genom att hoppa från en molekyl till en annan. Hoppningsprocessen underlättades av närvaron av defekter i elektrodmaterialet. Dessa defekter skapade vägar som gjorde att litiumjoner kunde röra sig lättare.
Fynden kan hjälpa forskare att designa nya elektrodmaterial som gör att litiumjoner kan röra sig snabbare och enklare. Detta kan leda till effektivare och mer hållbara batterier.
