Брзи напредак електричних возила и електронских уређаја велике снаге подстакао је растућу потражњу за ултрабрзо пуњеним литијум-јонским батеријама. Ипак, тренутне литијум-јонске пуњиве батерије пате од озбиљног пада снаге током процеса брзог пуњења и чак могу довести до катастрофалних кварова, што повећава безбедносне ризике. Ово углавном потиче од електрохемијске нестабилности на граници анода-електролит, што изазива штетно таложење метала и литијума на површини батерије и лошу термичку стабилност.
Последњих година, материјали за аноде високог напона постали су веома обећавајуће алтернативе за инхибирање прекомерног таложења литијума и формирања нестабилних слојева чврстих електролита (SEI). Упркос овим предностима, најсавременији материјали су и даље ограничени незадовољавајућом јонском проводљивошћу и термичком стабилношћу, што слаби излазну снагу и дугорочну поузданост.
Према извештајима страних медија, да би решили ове проблеме, истраживачки тим на челу са ванредним професором Донгвуком Ханом на Националном универзитету за науку и технологију у Сеулу развио је нестехиометријски (OS) литијум-титанијум-фосфатни анодни материјал са структуром типа NASICON. Овај материјал је познат по изузетној структурној и термичкој стабилности. Дизајн може да изазове спонтану фазну трансформацију испод површине честица активног материјала како би се пробила кинетичка ограничења и постигле стабилне перформансе брзог пуњења.
Релевантни резултати истраживања објављени су у часопису Advanced Functional Materials.
Површинска модулација за убрзани јонски транспорт
Литијум-титанијум-фосфат (ЛТП) поседује структуру типа натријум-суперјонског проводника (НАСИКОН), која се може похвалити изузетном структурном и термичком стабилношћу, као и брзим литијум-јонским дифузионим каналима. Да би искористили његов пуни потенцијал, истраживачи су усвојили нестехиометријску стратегију дизајна и намерно повећали однос фосфора (P) и титанијума (Ti). Такав састав са недостатком титанијума генерише домене титанијум-фосфата (ТПО) близу површине ЛТП честица.
Ови региони богати ТПО делују као високоефикасни кинетички канали, смањујући енергетску баријеру за транспорт литијум-јона преко анодно-електролитског интерфејса и градећи брзе путеве преноса јона близу површина честица. Поред тога, веома флексибилне П-О-П везе унутар ТПО оквира пружају структурну флексибилност за прилагођавање варијацијама запремине током циклуса брзог пуњења и штите структуру типа НАСИКОН од неповратних оштећења.
Робусне перформансе у условима брзог пуњења
Сходно томе, у тестовима брзине пуњења, виталном индикатору који процењује капацитет брзог пуњења, композитна анода OS‑LTP‑угљенична (OS‑LTP/C) задржала је изванредних 86% свог почетног капацитета при брзини пуњења од 10C, док је капацитет оригиналне композитне аноде LTP/C драстично опао.
Овај материјал такође пружа одличну цикличну стабилност након преко 250 циклуса. Конфигурације са пуним ћелијама показују слично одличне перформансе брзине и широку компатибилност са високонапонским катодама.
Шири пут ка безбеднијим батеријама
„Наша метода ствара потпуно нову парадигму за дизајн батерија са брзим пуњењем и може се широко применити на више будућих система за складиштење енергије, укључујући и батерије у потпуности чврстог стања“, истакао је Хан. „Ова стратегија дизајна може учинити електрична возила практичнијим скраћивањем времена пуњења, побољшањем безбедности и пружањем подршке мрежама обновљивих извора енергије.“
Закључно, ова нестехиометријска стратегија дизајна решава једну од главних препрека са којима се суочавају пуњиве батерије и нуди обећавајући приступ за комерцијално спремну технологију ултрабрзог пуњења енергије.
Време објаве: 07.08.2026.