Nanodeeltjeselektroden in lithium-ionbatterijen hebben zowel een bijdrage aan het oppervlak als aan de binnenkant van hun redoxcapaciteit, elk met verschillende tariefmogelijkheden. Met behulp van gecombineerde elektronenmicroscopie, synchrotron X-ray methoden en ab initio berekeningen, Onderzoekers van Brookhaven National Laboratory hebben de lithiëringsroutes onderzocht die voorkomen in NiO-elektroden. Ze ontdekten dat de elektroactieve (Ni ²⁺ →Ni ⁰ ) sites zeer snel verzadigd, en stuitte toen op onverwachte problemen bij het propageren van de faseovergang in de elektrode (aangeduid als een "krimpende-kern"-modus).

Echter, de binnencapaciteit voor Ni ²⁺ →Ni ⁰ efficiënt toegankelijk zijn na de kiemvorming van lithiatievingers, die zich voortplanten in de monstermassa, maar pas na een bepaalde incubatietijd. Microstructurele waarnemingen van de overgang van een langzame krimpende kernmodus naar een snellere lithiatievingermodus bevestigen de synchrotronkarakterisering van grootformaatbatterijen, en kan worden gerationaliseerd door stresseffecten op transport bij hoge afvoer. De eindige incubatietijd van de lithiatievingers stelt de intrinsieke beperking voor het snelheidsvermogen (en dus het vermogen) van NiO voor elektrochemische energieopslagapparaten. Het huidige werk ontrafelt het verband tussen de reactieroutes op nanoschaal en het C-snelheidsafhankelijke capaciteitsverlies, en biedt richtlijnen voor het verdere ontwerp van batterijmaterialen die opladen met een hoge C-snelheid bevorderen.

Inzicht in het verband tussen reactiepaden op nanoschaal en de resulterende elektrische eigenschappen van lithium-ionbatterijen kan aanzienlijke informatie opleveren over hoe het algehele ontwerp en de levensduur van deze oplaadbare batterijen kunnen worden verbeterd.

De elektronenmicroscopiefaciliteiten van CFN werden gebruikt voor beeldvorming op atomaire schaal, spectroscopie, en tomografie tijdens het in-situ lithiëringsproces.