사용 중에 리튬 이온은 일반적으로 흑연 입자로 만들어진 양극 안팎으로 이동합니다. 이온은 인터칼레이션(intercalation)이라고 불리는 과정에서 탄소 원자 사이를 미끄러집니다.다이어그램 참조).
배터리가 너무 빨리 충전되면 리튬 이온이 양극 표면 위에 응집되어 '도금' 동작이 손상되는 경향이 있습니다.
아르곤 과학자 다니엘 에이브러햄(Daniel Abraham)은 “도금은 급속 충전 중 배터리 성능 저하의 주요 원인 중 하나입니다. "배터리를 빠르게 충전하면서 양극 표면의 도금 외에도 전극 구멍 내부에 반응 생성물이 축적된다는 것을 발견했습니다."
원자 수준에서 관찰하기 위해 주사 전자 나노 회절을 사용하여 팀은 반복되는 급속 충전(최대 6C)으로 인해 입자 표면 근처의 탄소 격자가 영구적으로 왜곡되는 것을 보았습니다. 격자 무질서는 입자로 ~20nm에 도달했고 이온이 격자 가장자리로 표류하여 삽입되는 것을 억제했습니다. 대신 입자 표면에 도금했습니다.
"배터리를 더 빨리 충전할수록 양극은 원자적으로 더 무질서해져서 궁극적으로 리튬 이온이 앞뒤로 움직일 수 없게 됩니다."라고 Abraham이 말했습니다. "핵심은 이러한 조직 손실을 방지하거나 리튬 이온이 보다 효율적으로 삽입될 수 있도록 흑연 입자를 어떻게든 수정하는 방법을 찾는 것입니다."
이 작업은 다른 손상 메커니즘도 설명하는 Journal of the Electrochemical Society에 게재된 광범위하고 명확하게 작성된 논문 '고속 충전 리튬 이온 전지의 양극에 대한 다중 길이 규모 특성화에 의해 밝혀진 흑연 입자 가장자리의 무질서 증가'에 설명되어 있습니다. 일리노이 대학교 Urbana-Champaign과의 포괄적인 프로젝트에서 분석되었습니다.