این کار یک ماده پیزوالکتریک معمولی باریم تیتانات (BaTiO3، BTO) را به الکترود مثبت هوای یک باتری لیتیوم-هوا معرفی کرد تا یک میدان الکتریکی داخلی را از طریق استرس داخلی میکروسکوپی ایجاد شده توسط رشد و تجزیه محصولات تخلیه جامد القا کند و در نتیجه باعث بهبود سینتیک واکنش و انتقال سطحی لی+ در طول چرخه (شکل 1). طیفسنجی رامان درجا،پراش اشعه ایکس طیفسنجی، شبیهسازی المان محدود و محاسبه اصول اول، همگی اثر تنظیمکننده خاص استرس داخلی باتری را بر میدان الکتریکی داخلی تولید شده توسط BTO نشان میدهند. توزیع زمان آرامش و طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی درجا به دقت رابطه ذاتی بین میدان الکتریکی ناشی از استرس داخلی و دینامیک الکترود را نشان میدهد.
باند پراکندگی رامان در حدود 808 سانتی متر-1 به تدریج با فرآیند تخلیه افزایش می یابد، که نشان می دهد محصول تخلیه Li2O2 به سرعت در سطح BTO تشکیل می شود. نوارهای پراکندگی رامان در 249 سانتی متر-1 و 306 سانتی متر-1 به تدریج افزایش می یابد، که نشان می دهد اعوجاج شبکه BTO به تدریج در حال افزایش است. این عمدتاً به دلیل تجمع مداوم محصولات تخلیه ناشی از افزایش دینامیکی در استرس داخلی باتری برای حرکت Ti4 + در امتداد یک محور کریستالی خاص به سمت O2- است، و O2- مربوطه قطبش جابجایی الکترون را نشان می دهد که منجر به قطبش خود به خود می شود. میدان الکتریکی (شکل 2).
رااوج پراشدر هنگام تخلیه به زاویه پراش بالاتر و در هنگام شارژ به زاویه پراش پایین تر تغییر می کند. در فرآیند تخلیه، منحنی تنش روند صعودی را نشان داد و در فرآیند شارژ بعدی، منحنی تنش روند نزولی را نشان داد که با روند تکامل رشد و تجزیه Li2O2 مطابقت داشت (شکل 3).
نتایج محاسبه شده با پدیده تجربی مشاهده شده مطابقت دارد که پتانسیل پیزوالکتریک نانوذرات BTO با مقدار فشار اعمال شده متناسب است. استرس داخلی متغییر پویا در طول چرخه باتری، واکنش را تا حد زیادی با تنظیم باند آغاز می کند. ساختارو کنترل جریان حامل ها/ سوراخ های داخلی (شکل 4).
پتانسیل پیزوالکتریک ناشی از تنش داخلی باتری می تواند ساختار باند را تنظیم کند، جداسازی و حمل و نقل حامل ها را هدایت کند، انتقال جرم لی+ را افزایش دهد، به طور موثر مانع واکنش را کاهش دهد و به طور قابل توجهی عملکرد باتری را بهبود بخشد، که ثابت می کند عملکرد نرخ عالی (شکل 5).
رابطه بین میدان الکتریکی داخلی ناشی از تنش داخلی و دینامیک الکترود بررسی شده است. تنش ذاتی ایجاد شده توسط رشد و تجزیه محصولات تخلیه، قطبش را القا می کند، یک میدان الکتریکی داخلی پویا ایجاد می کند، و جداسازی مداوم الکترون ها و حفره ها را به سطوح مخالف برای واکنش REDOX پیزو کاتالیز می کند، انتقال سطحی لی+ را ارتقا می دهد، و در نتیجه بهبود می یابد. سینتیک واکنش باتری