Брзиот напредок на електричните возила и електронските уреди со голема моќност ја поттикна растечката побарувачка за литиум-јонски батерии со ултра брзо полнење. Сепак, сегашните литиум-јонски батерии што се полнат страдаат од сериозно намалување на моќноста за време на процесите на брзо полнење, па дури може да доведат и до катастрофални дефекти, што ги зголемува безбедносните ризици. Ова главно потекнува од електрохемиската нестабилност на интерфејсот анода-електролит, предизвикувајќи штетно таложење на метал-литиум на површината на батеријата и слаба термичка стабилност.
Во последниве години, високонапонските анодни материјали станаа многу ветувачки алтернативи за спречување на прекумерно таложење на литиум и формирање на нестабилни слоеви на меѓуфаза на цврст електролит (SEI). И покрај овие предности, најсовремените материјали сè уште се ограничени од незадоволителна јонска спроводливост и термичка стабилност, што ја ослабува излезната моќност и долгорочната сигурност.
Според извештаите на странските медиуми, за да ги реши овие проблеми, истражувачки тим предводен од вонредниот професор Донгвук Хан на Националниот универзитет за наука и технологија во Сеул развил офстехиометриски (OS) литиум-титаниум фосфатен аноден материјал со структура од типот NASICON. Овој материјал е добро познат по исклучителна структурна и термичка стабилност. Дизајнот може да предизвика спонтана фазна трансформација под површината на честичките од активниот материјал за да се пробијат кинетичките ограничувања и да се постигнат стабилни перформанси на брзо полнење.
Релевантни истражувачки наоди се објавени во списанието „Напредни функционални материјали“.
Површинска модулација за забрзан јонски транспорт
Литиум титаниум фосфатот (LTP) поседува структура од типот натриум-суперјонски-спроводник (NASICON), која се одликува со извонредна структурна и термичка стабилност, како и брзи литиум-јонски дифузни канали. За да го искористат неговиот потенцијал во целосен обем, истражувачите усвоија стратегија за дизајн надвор од стехиометрија и намерно го зголемија односот на фосфор (P) кон титаниум (Ti). Таквиот состав со недостаток на титаниум генерира домени на титаниум фосфат (TPO) блиску до површината на LTP честичките.
Овие региони богати со TPO дејствуваат како високоефикасни кинетички канали, намалувајќи ја енергетската бариера за транспорт на литиум-јони низ интерфејсот анода-електролит и градејќи брзи патишта за пренос на јони во близина на површините на честичките. Освен тоа, високо флексибилните P‑O‑P врски во рамките на TPO рамката обезбедуваат структурна флексибилност за прилагодување на варијацијата на волуменот за време на циклусите на брзо полнење и ја заштитуваат структурата од типот NASICON од неповратно оштетување.
Солидни перформанси во услови на брзо полнење
Според тоа, во тестовите за брзина и способност, виталниот индикатор што го оценува капацитетот за брзо полнење, композитната анода OS-LTP-јаглерод (OS-LTP/C) задржа извонредни 86% од својот почетен капацитет под брзината на полнење од 10C, додека капацитетот на беспрекорната LTP/C композитна анода драстично се намали.
Овој материјал, исто така, обезбедува одлична циклична стабилност по над 250 циклуси. Конфигурациите со целосни ќелии покажуваат слично одлични перформанси на брзината и широка компатибилност со катоди со висок напон.
Поширок пат кон побезбедни батерии
„Нашиот метод создава сосема нова парадигма за дизајн на батерии со брзо полнење и може широко да се примени во повеќе идни системи за складирање на енергија, вклучувајќи ги и батериите во цврста состојба“, истакна Хан. „Оваа стратегија за дизајн може да ги направи електричните возила попрактични со скратување на времето на полнење, подобрување на безбедноста и нудење поддршка за мрежи за електрична енергија од обновлива енергија.“
Како заклучок, оваа нестехиометриска стратегија за дизајн се справува со една од основните пречки со кои се соочуваат батериите што се полнат и нуди ветувачки пристап за комерцијално подготвена технологија за складирање на енергија со ултра брзо полнење.
Време на објавување: 07.08.2026