Ang Seoul Tech Naghimo og Usa ka Bag-ong Estratehiya sa Ultra-Fast-Changing-Battery aron Malikayan ang Makadaot nga Pagdeposito sa Lithium

Ang paspas nga pag-uswag sa mga de-kuryenteng sakyanan ug mga high-power nga elektronikong aparato nakapausbaw sa nagkadako nga panginahanglan alang sa ultra-fast-charging nga mga baterya sa lithium-ion. Bisan pa, ang kasamtangang mga rechargeable nga baterya sa lithium-ion nag-antos sa grabe nga pagkadunot sa kuryente atol sa mga proseso sa paspas nga pag-charge ug mahimo pa gani nga mosangpot sa grabe nga mga pagkapakyas, nga nagdugang sa mga peligro sa kaluwasan. Kini kasagaran naggikan sa electrochemical instability sa anode-electrolyte interface, nga nagpahinabo sa makadaot nga metallic-lithium deposition sa ibabaw sa baterya ug dili maayo nga thermal stability.
Sa bag-ohay nga mga tuig, ang mga materyales nga high-voltage anode nahimong mga alternatibo nga maayo kaayo alang sa pagpugong sa sobra nga lithium deposition ug ang pagporma sa dili lig-on nga solid-electrolyte interphase (SEI) layers. Bisan pa niini nga mga kusog, ang mga state-of-the-art nga materyales limitado gihapon sa dili makatagbaw nga ionic conductivity ug thermal stability, nga nagpahuyang sa power output ug long-term reliability.

Sumala sa mga taho sa langyaw nga media, aron masulbad kini nga mga problema, usa ka grupo sa panukiduki nga gipangulohan ni Associate Professor Dongwook Han sa Seoul National University of Science and Technology ang nakaugmad og usa ka off-stoichiometric (OS) lithium titanium phosphate anode nga materyal nga adunay NASICON-type nga istruktura. Kini nga materyal nailhan tungod sa talagsaon nga kalig-on sa istruktura ug kainit. Ang disenyo makaaghat sa kusang pagbag-o sa hugna sa ilawom sa nawong sa mga partikulo sa aktibo nga materyal aron malapas ang mga pagdili sa kinetic ug makab-ot ang lig-on nga pasundayag sa paspas nga pag-charge.
Ang may kalabutan nga mga nakaplagan sa panukiduki gipatik na sa journal nga Advanced Functional Materials.

Modulasyon sa Ibabaw para sa Gipaspasan nga Pagdala sa Ion

Ang Lithium titanium phosphate (LTP) adunay sodium-super-ionic-conductor (NASICON)-type nga istruktura, nga adunay talagsaong estruktura ug thermal stability ingon man paspas nga lithium-ion diffusion channels. Aron magamit ang hingpit nga potensyal niini, gisagop sa mga tigdukiduki ang usa ka off-stoichiometric design strategy ug tinuyo nga gipataas ang ratio sa phosphorus (P) ngadto sa titanium (Ti). Ang ingon nga komposisyon nga kulang sa titanium nagmugna og titanium phosphate (TPO) domains nga duol sa nawong sa mga partikulo sa LTP.
Kining mga rehiyon nga daghan og TPO nagsilbing high-efficiency kinetic channels, nga nagpaubos sa energy barrier para sa lithium-ion transportation tabok sa anode-electrolyte interface ug nagtukod og paspas nga ion-transfer pathways duol sa particle surfaces. Gawas pa, ang highly flexible P-O-P bonds sulod sa TPO framework naghatag og structural flexibility aron mopahiangay sa volume variation atol sa fast-charging cycles ug mapanalipdan ang NASICON-type structure batok sa irreversible damage.

Lig-on nga Pagganap Ubos sa mga Sitwasyon sa Paspas nga Pag-charge

Busa, sa mga rate-capability test, ang importanteng timailhan nga nag-evaluate sa fast-charging capacity, ang OS-LTP-carbon (OS-LTP/C) composite anode nagpabilin og talagsaong 86% sa inisyal nga kapasidad niini ubos sa 10C charging rate, samtang ang kapasidad sa pristine LTP/C composite anode miubos pag-ayo.
Kini nga materyal naghatag usab ug maayo kaayong kalig-on sa pagbisikleta human sa kapin sa 250 ka siklo. Ang mga full-cell configuration nagpakita sa susamang maayong rate performance ug halapad nga pagkaangay sa mga high-voltage cathode.

Mas Halapad nga Dalan Padulong sa Mas Luwas nga mga Baterya

“Ang among pamaagi nagmugna og bag-ong paradigma para sa disenyo sa baterya nga paspas nga pagkarga, ug kini mahimong kaylap nga magamit sa daghang umaabot nga mga sistema sa pagtipig sa enerhiya lakip na ang mga all-solid-state nga baterya,” gipunting ni Han. “Kini nga estratehiya sa disenyo makahimo sa mga de-kuryenteng sakyanan nga mas praktikal pinaagi sa pagpamubo sa oras sa pag-charge, pagpauswag sa kaluwasan ug pagtanyag og suporta para sa mga renewable-energy power grid.”
Sa konklusyon, kini nga off-stoichiometric nga estratehiya sa disenyo nagtubag sa usa sa mga kinauyokan nga babag nga giatubang sa mga rechargeable nga baterya ug nagtanyag usa ka maayong pamaagi alang sa teknolohiya sa pagtipig sa enerhiya nga ultra-fast-charging nga andam na alang sa komersiyal.