Seoul Tech Tiżviluppa Strateġija Ġdida ta' Batteriji b'Iċċarġjar Ultra Veloċi biex Tipprevjeni d-Depożizzjoni tal-Litju li Tagħmel Ħsara

L-avvanz mgħaġġel tal-vetturi elettriċi u apparati elettroniċi ta’ qawwa għolja kebbes id-domanda dejjem tikber għal batteriji tal-jone tal-litju li jiċċarġjaw ultra-veloċi. Madankollu, il-batteriji rikarikabbli tal-jone tal-litju attwali jsofru minn tnaqqis sever fil-qawwa waqt proċessi ta’ ċċarġjar veloċi u jistgħu saħansitra jwasslu għal ħsarat katastrofiċi, li jżidu r-riskji għas-sigurtà. Dan joriġina prinċipalment minn instabbiltà elettrokimika fl-interfaċċja anodu-elettrolit, li twassal għal depożizzjoni metallika-litju ta’ ħsara fuq il-wiċċ tal-batterija u stabbiltà termali fqira.
Fi snin reċenti, il-materjali tal-anodi ta' vultaġġ għoli saru alternattivi promettenti ħafna biex jinibixxu d-depożizzjoni eċċessiva tal-litju u l-formazzjoni ta' saffi instabbli ta' interfażi elettrolitika solida (SEI). Minkejja dawn il-vantaġġi, il-materjali avvanzati għadhom limitati minn konduttività jonika u stabbiltà termali mhux sodisfaċenti, li jdgħajfu l-output tal-enerġija u l-affidabbiltà fit-tul.

Skont rapporti tal-midja barranija, biex isolvi dawn il-problemi, tim ta’ riċerka mmexxi mill-Professur Assoċjat Dongwook Han fl-Università Nazzjonali tax-Xjenza u t-Teknoloġija ta’ Seoul żviluppa materjal anodu tal-fosfat tat-titanju tal-litju mhux stojkjometriku (OS) bi struttura tat-tip NASICON. Dan il-materjal huwa magħruf sew għall-istabbiltà strutturali u termali eċċezzjonali tiegħu. Id-disinn jista’ jikkaġuna trasformazzjoni spontanja tal-fażi taħt il-wiċċ tal-partiċelli tal-materjal attiv biex jegħleb ir-restrizzjonijiet kinetiċi u jikseb prestazzjoni stabbli ta’ ċċarġjar veloċi.
Sejbiet ta’ riċerka rilevanti ġew ippubblikati fil-ġurnal Advanced Functional Materials.

Modulazzjoni tal-Wiċċ għal Trasport Aċċellerat ta' Joni

Il-fosfat tal-litju u t-titanju (LTP) għandu struttura tat-tip tas-sodju-super-konduttur joniku (NASICON), li tiftaħar b'stabbiltà strutturali u termali eċċellenti kif ukoll kanali ta' diffużjoni rapida tal-jone tal-litju. Biex jisfruttaw il-potenzjal sħiħ tiegħu, ir-riċerkaturi adottaw strateġija ta' disinn mhux stojkjometriku u żiedu deliberatament il-proporzjon tal-fosfru (P) għat-titanju (Ti). Din il-kompożizzjoni defiċjenti fit-titanju tiġġenera dominji tal-fosfat tat-titanju (TPO) qrib il-wiċċ tal-partiċelli LTP.
Dawn ir-reġjuni rikki fit-TPO jaġixxu bħala kanali kinetiċi ta' effiċjenza għolja, u b'hekk inaqqsu l-barriera tal-enerġija għat-trasport tal-jone tal-litju tul l-interfaċċja tal-anodu-elettrolit u jibnu mogħdijiet veloċi ta' trasferiment tal-joni ħdejn l-uċuħ tal-partiċelli. Barra minn hekk, bonds P-O-P flessibbli ħafna fi ħdan il-qafas tat-TPO jipprovdu flessibbiltà strutturali biex jadattaw għall-varjazzjoni tal-volum waqt ċikli ta' ċċarġjar veloċi u jipproteġu l-istruttura tat-tip NASICON kontra ħsara irriversibbli.

Prestazzjoni Robusta f'Ċirkostanzi ta' Iċċarġjar Mgħaġġel

Għaldaqstant, fit-testijiet tal-kapaċità tar-rata, l-indikatur vitali li jevalwa l-kapaċità tal-iċċarġjar veloċi, l-anodu kompost OS-LTP-carbon (OS-LTP/C) żamm ammont notevoli ta' 86% tal-kapaċità inizjali tiegħu taħt ir-rata tal-iċċarġjar ta' 10C, filwaqt li l-kapaċità tal-anodu kompost LTP/C verġni naqset drastikament.
Dan il-materjal jagħti wkoll stabbiltà eċċellenti taċ-ċikliżmu wara aktar minn 250 ċiklu. Il-konfigurazzjonijiet taċ-ċelluli sħaħ juru prestazzjoni ta' rata bl-istess mod kbira u kompatibilità wiesgħa ma' katodi ta' vultaġġ għoli.

Triq Aktar Wiesgħa lejn Batteriji Aktar Sikuri

“Il-metodu tagħna joħloq paradigma ġdida fjamanta għad-disinn tal-batteriji li jiċċarġjaw malajr, u jista’ jiġi applikat b’mod wiesa’ għal diversi sistemi futuri ta’ ħażna tal-enerġija inklużi batteriji kollha ta’ stat solidu,” irrimarka Han. “Din l-istrateġija tad-disinn tista’ tagħmel il-vetturi elettriċi aktar prattiċi billi tqassar il-ħin tal-iċċarġjar, ittejjeb is-sikurezza u toffri appoġġ għall-grilji tal-enerġija rinnovabbli.”
Bħala konklużjoni, din l-istrateġija tad-disinn mhux stojkjometriku tindirizza wieħed mill-ostakli ewlenin li jiffaċċjaw il-batteriji rikarikabbli u toffri approċċ promettenti għat-teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija b'iċċarġjar ultraveloċi lesta għall-użu kummerċjali.