Электромобильләрнең һәм югары куәтле электрон җайланмаларның тиз үсеше ультра тиз зарядланучы литий-ион батареяларына ихтыяҗның артуын арттырды. Шуңа да карамастан, хәзерге литий-ионлы кабат зарядланучы батареялар тиз зарядлау процессында көчле энергия кимүеннән интегә һәм хәтта катастрофик җимерелүгә китерергә мөмкин, бу исә куркынычсызлык өчен куркыныч тудыра. Бу, нигездә, анод-электролит чикләрендә электрохимик тотрыксызлыктан килеп чыга, бу батарея өслегендә зарарлы металлик-литий утырмасын һәм начар термик тотрыклылыкны китереп чыгара.
Соңгы елларда югары вольтлы анод материаллары артык литий утырмасын һәм тотрыксыз каты электролит интерфаза (SEI) катламнары барлыкка килүен тоткарлау өчен бик өметле альтернативаларга әйләнде. Бу көчле якларга карамастан, заманча материаллар әле дә канәгатьләнерлек булмаган ион үткәрүчәнлеге һәм җылылык тотрыклылыгы белән чикләнгән, бу исә энергия чыгаруны һәм озак вакытлы ышанычлылыкны киметә.
Чит ил массакүләм мәгълүмат чаралары хәбәрләренә караганда, бу проблемаларны хәл итү өчен, Сеул милли фән һәм технология университетының доценты Донгвук Хан җитәкчелегендәге тикшеренү төркеме NASICON тибындагы структурага ия булган стехиометрик булмаган (OS) литий титан фосфат анод материалын эшләгән. Бу материал гаҗәеп структура һәм термик тотрыклылыгы белән билгеле. Бу конструкция актив материал кинетик чикләүләрне узу һәм тотрыклы тиз зарядлау күрсәткечләренә ирешү өчен актив материал кисәкчәләре өслеге астында үзеннән-үзе фаза трансформациясен китереп чыгара ала.
Тиешле тикшеренү нәтиҗәләре Advanced Functional Materials журналында басылып чыкты.
Тизләнешле ион транспорты өчен өслек модуляциясе
Литий титан фосфаты (LTP) натрий-суперионлы үткәргеч (NASICON) тибындагы структурага ия, ул структура һәм җылылык тотрыклылыгы белән, шулай ук тиз литий-ион диффузия каналлары белән мактана ала. Аның тулы масштаблы потенциалын файдалану өчен, тикшеренүчеләр стехиометрик булмаган дизайн стратегиясен кабул иттеләр һәм фосфорның (P) титанга (Ti) нисбәтен махсус арттырдылар. Титан җитмәгән мондый состав LTP кисәкчәләре өслегенә якын титан фосфаты (TPO) доменнарын барлыкка китерә.
Бу TPOга бай төбәкләр югары нәтиҗәле кинетик каналлар булып эшли, анод-электролит интерфейсы аша литий-ион ташу өчен энергия киртәсен киметә һәм кисәкчәләр өслекләре янында тиз ион тапшыру юлларын төзи. Моннан тыш, TPO рамкасындагы бик сыгылмалы P-O-P бәйләнешләре тиз заряд цикллары вакытында күләм үзгәрүенә җайлашу өчен структураль сыгылмалылык бирә һәм NASICON тибындагы структураны кире кайтарып булмый торган зыяннан саклый.
Тиз зарядлау шартларында ныклы эшләү
Шуңа күрә, тиз зарядлау сәләтен бәяләүче мөһим күрсәткеч булган тизлек сынауларында, OS-LTP-углерод (OS-LTP/C) композит аноды 10C зарядлау тизлегендә башлангыч сыйдырышлыгының 86% ын саклап калган, ә башлангыч LTP/C композит аноды сыйдырышлыгы кискен кимегән.
Бу материал шулай ук 250 дән артык циклдан соң циклның бик яхшы тотрыклылыгын тәэмин итә. Тулы элементлы конфигурацияләр дә шулай ук югары көчәнешле катодлар белән зур тизлек күрсәткечләрен һәм киң колачлы туры килүчәнлекне күрсәтә.
Батареяларны куркынычсызрак итүгә киңрәк юл
"Безнең ысул тиз зарядкалы аккумуляторлар дизайны өчен өр-яңа парадигма булдыра, һәм аны киләчәктәге энергия саклау системаларына, шул исәптән тулысынча каты хәлдәге аккумуляторларга киң кулланырга мөмкин", - дип билгеләп үтте Хан. "Бу дизайн стратегиясе зарядка вакытын кыскарту, куркынычсызлыкны яхшырту һәм яңартыла торган энергия чыганаклары электр челтәрләренә ярдәм күрсәтү аша электр транспорт чараларын тагын да практикрак итә ала."
Нәтиҗә ясап әйткәндә, бу стехиометрик булмаган дизайн стратегиясе кабат зарядлана торган батареялар очрый торган төп киртәләрнең берсен хәл итә һәм коммерция максатларында кулланыла торган ультра-тиз зарядка энергия саклау технологиясе өчен өметле алым тәкъдим итә.
Бастырып чыгару вакыты: 2026 елның 7 августы