Përparimi i shpejtë i automjeteve elektrike dhe pajisjeve elektronike me fuqi të lartë ka nxitur kërkesën në rritje për bateri litium-jon me karikim ultra të shpejtë. Megjithatë, bateritë aktuale të karikueshme litium-jon vuajnë nga një rënie e rëndë e energjisë gjatë proceseve të karikimit të shpejtë dhe madje mund të çojnë në dështime katastrofike, gjë që rrit rreziqet për sigurinë. Kjo buron kryesisht nga paqëndrueshmëria elektrokimike në ndërfaqen anodë-elektrolit, duke shkaktuar depozitim të dëmshëm metalik-litium në sipërfaqen e baterisë dhe stabilitet të dobët termik.
Në vitet e fundit, materialet e anodës me tension të lartë janë bërë alternativa shumë premtuese për pengimin e depozitimit të tepërt të litiumit dhe formimin e shtresave të paqëndrueshme të ndërfazës së ngurtë-elektrolit (SEI). Pavarësisht këtyre pikave të forta, materialet e teknologjisë së fundit janë ende të kufizuara nga përçueshmëria jonike dhe stabiliteti termik i pakënaqshëm, të cilat dobësojnë prodhimin e fuqisë dhe besueshmërinë afatgjatë.
Sipas raportimeve të mediave të huaja, për të zgjidhur këto probleme, një ekip kërkimor i kryesuar nga Profesori i Asociuar Dongwook Han në Universitetin Kombëtar të Shkencës dhe Teknologjisë të Seulit ka zhvilluar një material anode fosfati litium-titanium jashtë stoikiometrisë (OS) me një strukturë të tipit NASICON. Ky material është i njohur për stabilitetin e jashtëzakonshëm strukturor dhe termik. Dizajni mund të shkaktojë transformim spontan të fazës nën sipërfaqen e grimcave të materialit aktiv për të thyer kufizimet kinetike dhe për të arritur performancë të qëndrueshme të karikimit të shpejtë.
Gjetjet përkatëse të hulumtimit janë botuar në revistën Advanced Functional Materials.
Modulimi sipërfaqësor për transportin e përshpejtuar të joneve
Fosfati i litium-titaniumit (LTP) zotëron një strukturë të tipit përçues super-jonik natriumi (NASICON), e cila krenohet me stabilitet të jashtëzakonshëm strukturor dhe termik, si dhe kanale të shpejta difuzioni litium-jon. Për të shfrytëzuar potencialin e saj në shkallë të plotë, studiuesit miratuan një strategji projektimi jashtë stekiometrisë dhe rritën qëllimisht raportin e fosforit (P) me titanin (Ti). Një përbërje e tillë me mungesë titaniumi gjeneron domene të fosfatit të titaniumit (TPO) afër sipërfaqes së grimcave LTP.
Këto rajone të pasura me TPO veprojnë si kanale kinetike me efikasitet të lartë, duke ulur barrierën e energjisë për transportin e joneve litium përmes ndërfaqes anodë-elektrolit dhe duke ndërtuar shtigje të shpejta transferimi të joneve pranë sipërfaqeve të grimcave. Përveç kësaj, lidhjet P‑O‑P shumë fleksibile brenda strukturës TPO ofrojnë fleksibilitet strukturor për t'u përshtatur me ndryshimin e vëllimit gjatë cikleve të karikimit të shpejtë dhe për të mbrojtur strukturën e tipit NASICON nga dëmtimet e pakthyeshme.
Performancë e fortë në rrethana karikimi të shpejtë
Prandaj, në testet e aftësisë së shpejtësisë, treguesi jetësor që vlerëson kapacitetin e karikimit të shpejtë, anoda kompozite OS-LTP-karbon (OS-LTP/C) ruajti një shifër të jashtëzakonshme prej 86% të kapacitetit të saj fillestar nën shpejtësinë e karikimit 10C, ndërsa kapaciteti i anodës së pastër kompozite LTP/C ra në mënyrë drastike.
Ky material ofron gjithashtu stabilitet të shkëlqyer ciklik pas mbi 250 ciklesh. Konfigurimet me qeliza të plota tregojnë performancë të ngjashme të shkëlqyer të shpejtësisë dhe përputhshmëri të gjerë me katodat me tension të lartë.
Një rrugë më e gjerë drejt baterive më të sigurta
“Metoda jonë krijon një paradigmë krejt të re për projektimin e baterive me karikim të shpejtë dhe mund të aplikohet gjerësisht në shumë sisteme të ardhshme të ruajtjes së energjisë, duke përfshirë bateritë tërësisht në gjendje të ngurtë”, theksoi Han. “Kjo strategji projektimi mund t’i bëjë automjetet elektrike më praktike duke shkurtuar kohën e karikimit, duke përmirësuar sigurinë dhe duke ofruar mbështetje për rrjetet e energjisë së rinovueshme.”
Si përfundim, kjo strategji projektimi jashtë stekiometrisë adreson një nga pengesat kryesore me të cilat përballen bateritë e rikarikueshme dhe ofron një qasje premtuese për teknologjinë e ruajtjes së energjisë me karikim ultra të shpejtë, të gatshme për përdorim komercial.
Koha e postimit: 07 Gusht 2026