Elektrik awtoulaglarynyň we ýokary kuwwatly elektron enjamlaryň çalt ösmegi örän çalt zarýadlanýan litium-ion batareýalaryna bolan islegiň artmagyna sebäp boldy. Şeýle-de bolsa, häzirki litium-ion gaýtadan zarýadlanýan batareýalar çalt zarýadlanmak proseslerinde güýçli güýç ýitgisinden ejir çekýär we hatda howpsuzlyk howplaryny artdyrýan betbagtçylykly näsazlyklara hem getirip biler. Bu, esasan, anod-elektrolit serhedindäki elektrohimiki durnuksyzlykdan gelip çykýar, bu bolsa batareýanyň ýüzünde zyýanly metal-litium çökündisini we pes termiki durnuklylygy döredýär.
Soňky ýyllarda ýokary woltly anod materiallary litiumyň aşa köp çökündisiniň we durnuksyz gaty elektrolit interfaza (SEI) gatlaklarynyň emele gelmeginiň öňüni almak üçin örän geljegi uly alternatiwalara öwrüldi. Bu güýçli taraplara garamazdan, iň täze materiallar kanagatlanarsyz ion geçirijiligi we termal durnuklylygy bilen çäklenýär, bu bolsa energiýanyň çykarylyşyny we uzak möhletli ygtybarlylygy gowşadýar.
Daşary ýurt metbugatynyň habarlaryna görä, bu meseleleri çözmek üçin Seul Milli Ylym we Tehnologiýa Uniwersitetiniň dosenti Dongwuk Hanyň ýolbaşçylygyndaky ylmy-barlag topary NASICON görnüşli gurluşly stohiometrik (OS) litium titan fosfat anod materialyny işläp düzdi. Bu material ajaýyp gurluş we termal durnuklylygy bilen meşhurdyr. Bu dizaýn kinetik çäklendirmeleri ýeňip geçmek we durnukly çalt zarýad beriş işine ýetmek üçin işjeň material bölejikleriniň ýüzüniň aşagynda öz-özünden faza öwrülmesini döredip biler.
Degişli ylmy barlaglaryň netijeleri “Advanced Functional Materials” žurnalynda çap edildi.
Tizleşdirilen Ion Daşamak üçin Ýüzleý Modulýasiýa
Litiý titan fosfaty (LTP) ajaýyp gurluş we termal durnuklylyk, şeýle hem çalt litium ion diffuziýa kanallary bilen öwünýän natriý-superion geçiriji (NASICON) görnüşli gurluşa eýedir. Onuň doly möçberli mümkinçiliklerinden peýdalanmak üçin barlagçylar stehiometrik däl dizaýn strategiýasyny kabul etdiler we fosforyň (P) titana (Ti) gatnaşygyny bilgeşleýin ýokarlandyrdylar. Titanyň ýetmezçiliginiň şeýle düzümi LTP bölejikleriniň ýüzüne golaý titan fosfat (TPO) domenlerini döredýär.
Bu TPO-a baý sebitler ýokary netijeli kinetik kanallar hökmünde hereket edýär, anod-elektrolit serhedinden litium-ion daşamak üçin energiýa päsgelçiliklerini peseldýär we bölejikleriň ýüzlerine golaý çalt ion geçirijilik ýollaryny döredýär. Mundan başga-da, TPO çarçuwasyndaky ýokary çeýe P-O-P baglanyşyklary çalt zarýad beriş sikllerinde göwrüm üýtgemelerine uýgunlaşmak üçin gurluş çeýeligini üpjün edýär we NASICON görnüşli gurluşy gaýtaryp bolmajak zyýandan goraýar.
Çalt zarýad berilýän şertlerde berk iş
Şoňa görä, tiz zarýad beriş ukybyny bahalandyrýan möhüm görkeziji bolan tizlik ukyby synaglarynda, OS-LTP-uglerod (OS-LTP/C) kompozit anod 10C zarýad beriş tizliginde başlangyç kuwwatynyň 86% -ini saklap galdy, şol bir wagtyň özünde arassa LTP/C kompozit anodynyň kuwwaty ep-esli pese gaçdy.
Bu material 250-den gowrak siklden soň ajaýyp sikl durnuklylygyny hem üpjün edýär. Doly öýjükli konfigurasiýalar hem şeýle ajaýyp tizlikli öndürijiligi we ýokary woltly katodlar bilen giň gerimli utgaşyklylygy görkezýär.
Howpsuz Batareýalara tarap giň ýol
“Biziň usulymyz çalt zarýad alýan batareýa dizaýny üçin täze paradigma döredýär we ony geljekde energiýa saklaýyş ulgamlarynyň köpüsinde, şol sanda doly berk ýagdaýly batareýalarda giňden ulanyp bolýar” diýip, Han belledi. “Bu dizaýn strategiýasy elektrik ulaglaryny zarýad beriş wagtyny gysgaltmak, howpsuzlygy ýokarlandyrmak we gaýtadan dikeldilýän energiýa ulgamlaryny goldamak arkaly has amatly edip biler”.
Netijede, bu stehiometrik däl dizaýn strategiýasy gaýtadan zarýadlanýan batareýalaryň duçar bolýan esasy päsgelçilikleriniň birini çözýär we täjirçilik taýdan taýýarlanan örän çalt zarýadlanýan energiýa saklaýyş tehnologiýasy üçin geljegi uly çemeleşme hödürleýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2026-njy ýylyň 7-nji awgusty