أدخل هذا العمل مادة كهرضغطية نموذجية تيتانات الباريوم (باتيو3، بتو) في القطب الموجب للهواء لبطارية ليثيوم-هواء لتحفيز مجال كهربائي داخلي من خلال الإجهاد الداخلي المجهري الناتج عن نمو وتحلل منتجات التفريغ الصلبة، وبالتالي تحسين حركية التفاعل ونقل لي+ البيني أثناء الدورة (الشكل 1). التحليل الطيفي رامان في الموقع،حيود الأشعة السينية يكشف التحليل الطيفي ومحاكاة العناصر المحدودة وحساب المبادئ الأولى عن التأثير التنظيمي المحدد للضغط الداخلي للبطارية على المجال الكهربائي الداخلي الناتج عن بتو. يكشف توزيع وقت الاسترخاء والتحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية في الموقع بدقة عن العلاقة الجوهرية بين المجال الكهربائي الناجم عن الإجهاد الداخلي وديناميكيات القطب.
يتم تعزيز نطاق تشتت رامان الذي يبلغ حوالي 808 سم −1 تدريجيًا من خلال عملية التفريغ، مما يشير إلى أن منتج التفريغ Li2O2 يتشكل بسرعة على سطح بتو. يتم تعزيز نطاقات تشتت رامان عند 249 سم و306 سم تدريجيًا، مما يشير إلى أن تشويه الشبكة لـ بتو يتزايد تدريجيًا. ويرجع ذلك أساسًا إلى التراكم المستمر لمنتجات التفريغ الناتج عن الزيادة الديناميكية في الضغط الداخلي للبطارية لتحريك تي4 + على طول محور بلوري معين نحو O2−، ويظهر O2− المقابل استقطاب إزاحة الإلكترون، مما يؤدي إلى الاستقطاب التلقائي المجال الكهربائي (الشكل 2).
الذروة الحيوديتحول إلى زاوية حيود أعلى أثناء التفريغ وإلى زاوية حيود أقل أثناء الشحن. في عملية التفريغ، أظهر منحنى الإجهاد اتجاهًا تصاعديًا، وفي عملية الشحن اللاحقة، أظهر منحنى الإجهاد اتجاهًا تنازليًا، وهو ما كان متسقًا مع اتجاه التطور لنمو وتحلل Li2O2 (الشكل 3).
تتوافق النتائج المحسوبة مع الظاهرة التجريبية المرصودة وهي أن الإمكانات الكهرضغطية للجسيمات النانوية بتو تتناسب مع كمية الضغط المطبق. يؤدي الضغط الداخلي المتغير ديناميكيًا أثناء دورة البطارية إلى بدء التفاعل إلى حد كبير عن طريق تنظيم النطاق بناءوالتحكم في تدفق الناقلات/الثقوب الداخلية (الشكل 4).
يمكن للإمكانات الكهرضغطية الناتجة عن الضغط الداخلي للبطارية تنظيم هيكل النطاق، ودفع عملية فصل ونقل الناقلات، وتعزيز النقل الجماعي لـ لي+، وتقليل حاجز التفاعل بشكل فعال، وتحسين أداء البطارية بشكل كبير، مما يثبت فعاليتها. أداء معدل ممتاز (الشكل 5).
تم دراسة العلاقة بين المجال الكهربائي الداخلي الناجم عن الإجهاد الداخلي وديناميكية القطب. يؤدي الإجهاد الجوهري الناتج عن نمو وتحلل منتجات التفريغ إلى تحفيز الاستقطاب، وإنشاء مجال كهربائي ديناميكي مدمج، ويتيح الفصل المستمر للإلكترونات والثقوب على الأسطح المقابلة لتفاعل الأكسدة والاختزال المحفز بيزو، ويعزز نقل لي + البيني، وبالتالي يحسن حركية رد فعل البطارية.