Nieuwe holle ijzeroxide-nanodeeltjes met een hoge concentratie aan defecten werden gesynthetiseerd door gebruikers van het Centre for Nanoscale Materials (CNM) van Argonne's Chemical Sciences &Engineering Division en Advanced Photon Source (APS), en de Universiteit van Chicago, in samenwerking met de CNM NanoBio Interfaces Group. Er werd ook een nieuw concept van elektrodefabricage ontwikkeld op basis van het afdichten van nanodeeltjes tussen lagen van pure koolstofnanobuisjes. Toen deze nieuwe elektrode als kathode werd gebruikt, de inherente ijzervacatures zorgden voor aanzienlijk betere prestaties in een lithium-ionbatterij.

Conventionele op nanodeeltjes gebaseerde elektroden vervagen snel vanwege de slechte connectiviteit tussen de nanodeeltjes en de stroomcollector. De nieuwe elektroden maken omkeerbare lithium-ion-intercalatie mogelijk, wat resulteerde in een hoge capaciteit en efficiëntie, superieure tariefprestaties, en uitstekende stabiliteit (geen vervaging gedurende meer dan 500 cycli). Dit resultaat toont aan dat de morfologie van nanomaterialen van cruciaal belang is voor de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen.

Bij de CNM, holle gamma-Fe ₂ O ₃ nanodeeltjes werden gesynthetiseerd met vier keer meer kationvacatures dan vaste nanodeeltjes of bulkmateriaal. Nieuwe elektrodefabricage omvatte het afdichten van de nanodeeltjes tussen lagen van zuivere meerwandige koolstofnanobuisjes zonder bindmiddelen of additieven. Elektrochemische studies lieten een hoge capaciteit zien (132 mAh/g bij 2,5V), 99,7% Coulomb-efficiëntie, superieure snelheidsprestaties (133 mAh/g bij 3000 mA/g), en uitstekende stabiliteit. Bij de APS, in situ structurele transformatie van de nanodeeltjes door synchrotron röntgenabsorptie- en diffractietechnieken gaven een duidelijk begrip van lithiumprocessen tijdens elektrochemische cycli.