Хуткае развіццё электрамабіляў і магутных электронных прылад выклікала рост попыту на літый-іённыя акумулятары з ультрахуткай зарадкай. Тым не менш, сучасныя літый-іённыя акумулятары пакутуюць ад сур'ёзнага зніжэння магутнасці падчас працэсаў хуткай зарадкі і нават могуць прывесці да катастрафічных паломак, што стварае рызыкі для бяспекі. Гэта ў асноўным звязана з электрахімічнай нестабільнасцю на мяжы анод-электраліт, што выклікае шкоднае адкладванне металу і літыя на паверхні акумулятара і дрэнную тэрмічную стабільнасць.
У апошнія гады высакавольтныя анодныя матэрыялы сталі вельмі перспектыўнымі альтэрнатывамі для прадухілення празмернага адкладання літыя і ўтварэння нестабільных міжфазных слаёў цвёрдага электраліта (SEI). Нягледзячы на гэтыя моцныя бакі, сучасныя матэрыялы ўсё яшчэ абмежаваныя нездавальняючай іоннай праводнасцю і тэрмічнай стабільнасцю, што зніжае выходную магутнасць і доўгатэрміновую надзейнасць.
Паводле паведамленняў замежных СМІ, каб вырашыць гэтыя праблемы, даследчая група пад кіраўніцтвам дацэнта Донгвука Ханя з Сеульскага нацыянальнага ўніверсітэта навукі і тэхналогій распрацавала нестэхіаметрычны (OS) літый-тытан-фасфатны анодны матэрыял са структурай тыпу NASICON. Гэты матэрыял добра вядомы сваёй выключнай структурнай і тэрмічнай стабільнасцю. Канструкцыя можа выклікаць спантаннае фазавае пераўтварэнне пад паверхняй часціц актыўнага матэрыялу, каб прарваць кінетычныя абмежаванні і дасягнуць стабільнай хуткай зарадкі.
Адпаведныя вынікі даследавання былі апублікаваныя ў часопісе Advanced Functional Materials.
Павярхоўная мадуляцыя для паскоранага іённага транспарту
Літый-тытан-фасфат (LTP) мае структуру тыпу натрыевага суперіённага правадніка (NASICON), якая адрозніваецца выдатнай структурнай і тэрмічнай стабільнасцю, а таксама хуткімі каналамі дыфузіі літый-іёнаў. Каб цалкам рэалізаваць гэты патэнцыял, даследчыкі прынялі нестэхіаметрычную стратэгію праектавання і наўмысна павялічылі суадносіны фосфару (P) да тытана (Ti). Такая кампазіцыя з дэфіцытам тытана стварае дамены фасфату тытана (TPO) блізка да паверхні часціц LTP.
Гэтыя багатыя на ТПО вобласці дзейнічаюць як высокаэфектыўныя кінетычныя каналы, зніжаючы энергетычны бар'ер для транспарту іонаў літыя праз мяжу анод-электраліт і ствараючы хуткія шляхі пераносу іонаў паблізу паверхняў часціц. Акрамя таго, вельмі гнуткія сувязі P-O-P унутры ТПО-каркаса забяспечваюць структурную гнуткасць для адаптацыі да змяненняў аб'ёму падчас цыклаў хуткай зарадкі і абараняюць структуру тыпу NASICON ад незваротных пашкоджанняў.
Надзейная праца пры хуткай зарадцы
Адпаведна, у тэстах хуткаснай зарадкі, жыццёва важным паказчыку, які ацэньвае здольнасць да хуткай зарадкі, кампазітны анод OS-LTP-вугаль (OS-LTP/C) захаваў выдатныя 86% сваёй пачатковай ёмістасці пры хуткасці зарадкі 10C, у той час як ёмістасць чыстага кампазітнага анода LTP/C рэзка знізілася.
Гэты матэрыял таксама забяспечвае выдатную цыклічную стабільнасць пасля больш чым 250 цыклаў. Канфігурацыі з поўнымі элементамі дэманструюць аналагічна высокія характарыстыкі хуткасці разрадкі і шырокую сумяшчальнасць з высакавольтнымі катодамі.
Шырэйшы шлях да больш бяспечных батарэй
«Наш метад стварае зусім новую парадыгму для распрацоўкі хутказарадных акумулятараў, і ён можа быць шырока прыменены да розных будучых сістэм захоўвання энергіі, у тым ліку цалкам цвёрдацельных акумулятараў», — адзначыў Хан. «Гэтая стратэгія праектавання можа зрабіць электрамабілі больш практычнымі, скараціўшы час зарадкі, палепшыўшы бяспеку і падтрымаўшы электрасеткі аднаўляльных крыніц энергіі».
У заключэнне, гэтая нестэхіаметрычная стратэгія праектавання вырашае адну з асноўных перашкод, з якімі сутыкаюцца акумулятарныя батарэі, і прапануе перспектыўны падыход да камерцыйна гатовай тэхналогіі звышхуткай зарадкі назапашвання энергіі.
Час публікацыі: 07 жніўня 2026 г.