Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл болон өндөр хүчин чадалтай электрон төхөөрөмжүүдийн хурдацтай хөгжил нь хэт хурдан цэнэглэдэг лити-ион батерейны эрэлт хэрэгцээг нэмэгдүүлж байна. Гэсэн хэдий ч одоогийн лити-ион цэнэглэдэг батерейнууд хурдан цэнэглэх процессын үед эрчим хүчний алдагдалд ордог бөгөөд тэр ч байтугай гамшигт эвдрэлд хүргэж болзошгүй бөгөөд энэ нь аюулгүй байдлын эрсдэлийг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь голчлон анод-электролитийн интерфейс дэх электрохимийн тогтворгүй байдлаас үүдэлтэй бөгөөд энэ нь батерейны гадаргуу дээр хортой металл-литийн тунадасжилтыг өдөөж, дулааны тогтвортой байдал мууддаг.
Сүүлийн жилүүдэд өндөр хүчдэлийн анодын материалууд нь литийн хэт их хуримтлал болон тогтворгүй хатуу электролитийн интерфазын (SEI) давхарга үүсэхийг дарангуйлах маш ирээдүйтэй хувилбарууд болж байна. Эдгээр давуу талуудаас үл хамааран хамгийн сүүлийн үеийн материалууд нь хангалтгүй ионы дамжуулалт болон дулааны тогтвортой байдлаар хязгаарлагдмал хэвээр байгаа нь цахилгаан гаралт болон урт хугацааны найдвартай байдлыг сулруулдаг.
Гадаадын хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр мэдээлснээр эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд Сөүлийн Үндэсний Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургуулийн дэд профессор Донгвук Ханаар ахлуулсан судалгааны баг NASICON төрлийн бүтэцтэй оф-стехиометрийн (OS) литийн титан фосфатын анод материалыг боловсруулжээ. Энэхүү материал нь онцгой бүтцийн болон дулааны тогтвортой байдгаараа алдартай. Энэхүү загвар нь идэвхтэй материалын бөөмсийн гадаргуугийн доор аяндаа фазын хувиргалтыг өдөөж, кинетик хязгаарлалтыг эвдэж, тогтвортой хурдан цэнэглэх гүйцэтгэлийг бий болгож чадна.
Холбогдох судалгааны үр дүнг Advanced Functional Materials сэтгүүлд нийтэлсэн.
Хурдасгасан ионы тээвэрлэлтийн гадаргуугийн модуляци
Лити титан фосфат (LTP) нь натрийн супер ион дамжуулагч (NASICON) хэлбэрийн бүтэцтэй бөгөөд энэ нь бүтцийн болон дулааны тогтвортой байдал, мөн литийн ионы хурдан тархалтын сувгуудтай. Үүний бүрэн хэмжээний боломжийг ашиглахын тулд судлаачид стехиометрийн бус дизайны стратеги баримталж, фосфор (P)-ийн титан (Ti)-ийн харьцааг зориудаар нэмэгдүүлсэн. Ийм титаны дутагдалтай найрлага нь LTP хэсгүүдийн гадаргуутай ойрхон титан фосфат (TPO) домэйн үүсгэдэг.
Эдгээр TPO-оор баялаг бүс нутгууд нь өндөр үр ашигтай кинетик сувгууд болж, анод-электролитийн интерфейсээр лити-ионы тээвэрлэлтийн энергийн саадыг бууруулж, бөөмийн гадаргуугийн ойролцоо хурдан ионы дамжуулалтын замыг бий болгодог. Үүнээс гадна, TPO хүрээн дэх өндөр уян хатан P-O-P холбоо нь хурдан цэнэглэх мөчлөгийн үед эзлэхүүний хэлбэлзэлд дасан зохицох бүтцийн уян хатан байдлыг хангаж, NASICON төрлийн бүтцийг эргэлт буцалтгүй гэмтлээс хамгаалдаг.
Хурдан цэнэглэх нөхцөлд бат бөх гүйцэтгэл
Иймээс хурдан цэнэглэх чадварыг үнэлдэг чухал үзүүлэлт болох хурдны чадавхийн туршилтаар OS-LTP-нүүрстөрөгч (OS-LTP/C) нийлмэл анод нь 10C цэнэглэх хурдны дор анхны хүчин чадлынхаа 86%-ийг гайхалтай хадгалсан бол цэвэр LTP/C нийлмэл анодын хүчин чадал огцом буурсан.
Энэ материал нь 250 гаруй циклийн дараа маш сайн мөчлөгийн тогтвортой байдлыг хангадаг. Бүтэн эсийн тохиргоо нь өндөр хүчдэлийн катодуудтай ижил төстэй өндөр хурдны гүйцэтгэл болон өргөн хүрээний нийцтэй байдлыг харуулдаг.
Аюулгүй батерей руу чиглэсэн илүү өргөн хүрээтэй зам
"Манай арга нь хурдан цэнэглэдэг батерейны дизайны цоо шинэ загварыг бий болгож байгаа бөгөөд үүнийг бүхэлдээ хатуу төлөвт батерей зэрэг ирээдүйн олон эрчим хүч хадгалах системд өргөнөөр ашиглаж болно" гэж Хан онцоллоо. "Энэхүү дизайны стратеги нь цэнэглэх хугацааг богиносгож, аюулгүй байдлыг сайжруулж, сэргээгдэх эрчим хүчний цахилгаан сүлжээг дэмжих замаар цахилгаан тээврийн хэрэгслийг илүү практик болгож чадна."
Эцэст нь хэлэхэд, энэхүү стехиометрийн бус дизайны стратеги нь цэнэглэдэг батерейны тулгардаг гол саад бэрхшээлүүдийн нэгийг шийдэж, арилжааны зориулалттай хэт хурдан цэнэглэдэг эрчим хүч хадгалах технологийн ирээдүйтэй аргыг санал болгож байна.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 8-р сарын 7