La batteria è composta principalmente da tre componenti: elettrodo positivo, elettrodo negativo ed elettrolita Quando la batteria viene caricata, gli ioni di litio escono dall'elettrodo positivo e raggiungono l'elettrodo negativo attraverso la struttura cristallina e l'elettrolita, dove vengono memorizzati. Più veloce è la velocità.
Quando si cercano nuovi materiali per elettrodi, i ricercatori spesso cercano di ridurre le particelle, ma è difficile realizzare una batteria pratica contenente nanoparticelle: l'elettrolita genererà ulteriori reazioni chimiche non necessarie, quindi la durata della batteria non è lunga, e Anche il costo di produzione è elevato.Il tantalio di ossido di tungsteno utilizzato nelle ultime ricerche ha una struttura di scarico dura e aperta che non cattura il litio intercalato ed è di dimensioni maggiori rispetto a molti altri materiali per elettrodi.
Il primo autore dello studio, Kent Griffith, un postdottorato all'Università di Cambridge, ha spiegato: "Molti materiali delle batterie si basano sulle stesse due o tre strutture cristalline, ma questi ossidi di tungsteno sono fondamentalmente diversi. I pilastri 'rimangono aperti, consentendo agli ioni di litio di attraversarli in tre dimensioni, il che significa che più ioni di litio possono passare attraverso di essi e ad una velocità maggiore.La misurazione mostra anche che la velocità alla quale gli ioni di litio passano attraverso l'ossido è migliore di Il materiale dell'elettrodo è di diversi ordini di grandezza più alto. "
Oltre all'elevata mobilità del litio, anche il tantalio ossido di tungsteno è facile da fabbricare, afferma Griffith: "Molte strutture di nanoparticelle richiedono più passaggi per sintetizzare, ma questi ossidi sono facili da produrre e non richiedono prodotti chimici o solventi aggiuntivi. '
Attualmente la maggior parte degli elettrodi negativi nelle batterie agli ioni di litio sono fatti di grafite, la grafite ha un'alta densità di energia, ma quando viene caricata ad alta velocità tende a formare una sottile fibra di metallo al litio chiamata "dendritica", che causa un cortocircuito. E ha causato la batteria a prendere fuoco e persino esplodere.
Griffiths ha dichiarato: "Nelle applicazioni ad alto tasso, la sicurezza è più importante di qualsiasi altro ambiente operativo.Per le applicazioni di ricarica rapida che richiedono alternative di grafite più sicure, questi e altri materiali simili sono sicuramente degni di attenzione. '