Dalam penggunaan, ion lithium bergerak masuk dan keluar dari anoda, yang biasanya terbuat dari partikel grafit. Ion meluncur di antara atom karbon dalam proses yang disebut interkalasi (lihat diagram).
Ketika baterai diisi terlalu cepat, ion litium cenderung berkumpul di atas permukaan anoda, mengakibatkan perilaku 'pelapisan' yang merusak.
“Pelapisan adalah salah satu penyebab utama penurunan kinerja baterai selama pengisian cepat,” kata ilmuwan Argonne, Daniel Abraham. “Saat kami mengisi baterai dengan cepat, kami menemukan bahwa selain pelapisan pada permukaan anoda, ada penumpukan produk reaksi di dalam pori-pori elektroda.”
Menggunakan pemindaian elektron nano-difraksi untuk mengamati pada tingkat atom, tim melihat kisi karbon di dekat permukaan partikel menjadi terdistorsi secara permanen dari pengisian cepat berulang (hingga 6C). Gangguan kisi mencapai ~ 20nm ke dalam partikel dan menghambat ion dari hanyut ke tepi kisi untuk diselingi. Sebaliknya mereka berlapis pada permukaan partikel.
“Semakin cepat kita mengisi baterai, semakin tidak teratur anoda secara atom, yang pada akhirnya akan mencegah ion lithium untuk dapat bergerak maju mundur,” kata Abraham. “Kuncinya adalah menemukan cara untuk mencegah hilangnya organisasi ini, atau entah bagaimana memodifikasi partikel grafit sehingga ion lithium dapat berinterkalasi lebih efisien.”
Pekerjaan ini dijelaskan dalam makalah yang luas dan ditulis dengan jelas 'Peningkatan gangguan pada tepi partikel grafit yang diungkapkan oleh karakterisasi skala multipanjang anoda dari sel lithium-ion bermuatan cepat', yang diterbitkan dalam Journal of the Electrochemical Society, yang juga menjelaskan mekanisme kerusakan lainnya. dianalisis dalam proyek yang komprehensif dengan University of Illinois Urbana-Champaign.