Em uso, os íons de lítio se movem para dentro e para fora do ânodo, que geralmente é feito de partículas de grafite. Os íons deslizam entre os átomos de carbono em um processo chamado intercalação (veja o diagrama).
Quando uma bateria é carregada muito rapidamente, os íons de lítio tendem a se agregar na parte superior da superfície do ânodo, resultando em um comportamento prejudicial de "galvanização".
“A galvanização é uma das principais causas do desempenho prejudicado da bateria durante o carregamento rápido”, disse o cientista Daniel Abraham da Argonne. "Conforme carregamos a bateria rapidamente, descobrimos que, além do revestimento na superfície do ânodo, havia um acúmulo de produtos de reação dentro dos poros do eletrodo."
Usando varredura de nanodifração de elétrons para observar em nível atômico, a equipe viu a rede de carbono perto da superfície das partículas tornando-se permanentemente distorcida devido a repetidas cargas rápidas (a até 6C). A desordem da rede atingiu ~ 20 nm na partícula e inibiu os íons de derivar para a borda da rede para intercalar. Em vez disso, eles chapearam na superfície da partícula.
“Quanto mais rápido carregarmos nossa bateria, mais atomicamente desordenado se tornará o ânodo, o que acabará impedindo os íons de lítio de se moverem para frente e para trás”, disse Abraham. “A chave é encontrar maneiras de evitar essa perda de organização ou de, de alguma forma, modificar as partículas de grafite para que os íons de lítio possam intercalar com mais eficiência.”
O trabalho é descrito no artigo extenso e claramente escrito 'Desordem aumentada nas bordas das partículas de grafite revelada pela caracterização em escala de múltiplos comprimentos de ânodos de células de íon-lítio carregadas rapidamente', publicado no Journal of the Electrochemical Society, que também descreve outros mecanismos de danos analisado em um projeto abrangente com a Universidade de Illinois Urbana-Champaign.