Пешрафти босуръати мошинҳои барқӣ ва дастгоҳҳои электронии пуриқтидор талаботи афзояндаро ба батареяҳои литий-ионии хеле зуд пуршаванда афзоиш додааст. Бо вуҷуди ин, батареяҳои пуркунандаи литий-ионии кунунӣ ҳангоми равандҳои пуркунии босуръат аз камшавии шадиди қувва азият мекашанд ва ҳатто метавонанд ба нокомиҳои фоҷиабор оварда расонанд, ки хатари бехатариро афзоиш медиҳад. Ин асосан аз ноустувории электрохимиявӣ дар сатҳи анод-электролит бармеояд, ки боиси пайдоиши зараровари металлӣ-литий дар сатҳи батарея ва устувории пасти гармӣ мегардад.
Дар солҳои охир, маводҳои анодии баландшиддат ба алтернативаҳои хеле умедбахш барои пешгирии ҷамъшавии аз ҳад зиёди литий ва ташаккули қабатҳои интерфазаи сахти электролит (SEI)-и ноустувор табдил ёфтаанд. Бо вуҷуди ин ҷиҳатҳои қавӣ, маводҳои муосир то ҳол аз сабаби ноқилияти ионӣ ва устувории гармии номуносиб маҳдуданд, ки қувваи барқ ва эътимоднокии дарозмуддатро суст мекунанд.
Тибқи гузоришҳои расонаҳои хориҷӣ, барои ҳалли ин мушкилот, як гурӯҳи таҳқиқотӣ, ки таҳти роҳбарии дотсент Донгвук Хан дар Донишгоҳи миллии илм ва технологияи Сеул қарор дорад, маводи аноди фосфати литий-титании ғайристехиометрӣ (OS)-ро бо сохтори навъи NASICON таҳия кардааст. Ин мавод бо устувории сохторӣ ва гармии истисноӣ машҳур аст. Ин тарҳ метавонад табдили фазаи стихиявиро дар зери сатҳи зарраҳои маводи фаъол ба вуҷуд орад, то аз маҳдудиятҳои кинетикӣ гузарад ва ба кори устувори пуркунии зуд ноил гардад.
Натиҷаҳои таҳқиқоти дахлдор дар маҷаллаи Advanced Functional Materials нашр шудаанд.
Модуляцияи сатҳӣ барои интиқоли ионҳои суръатбахш
Фосфати литий-титан (LTP) дорои сохтори навъи ноқили суперионии натрий (NASICON) мебошад, ки дорои устувории аълои сохторӣ ва гармӣ, инчунин каналҳои паҳншавии босуръати литий-ион мебошад. Барои истифода аз потенсиали пурраи он, муҳаққиқон стратегияи тарроҳии ғайристехиометриро қабул карданд ва таносуби фосфор (P)-ро ба титан (Ti) қасдан зиёд карданд. Чунин таркиби нокифояи титан доменҳои фосфати титан (TPO)-ро дар наздикии сатҳи зарраҳои LTP ба вуҷуд меорад.
Ин минтақаҳои бойи TPO ҳамчун каналҳои кинетикии баландсамаранок амал мекунанд, монеаи энергетикиро барои интиқоли литий-ионҳо тавассути интерфейси анод-электролит коҳиш медиҳанд ва роҳҳои интиқоли босуръати ионҳоро дар наздикии сатҳҳои зарраҳо эҷод мекунанд. Ғайр аз ин, пайвандҳои хеле чандири P-O-P дар дохили чаҳорчӯбаи TPO чандирии сохториро барои мутобиқ шудан ба тағирёбии ҳаҷм ҳангоми давраҳои пуркунии зуд таъмин мекунанд ва сохтори навъи NASICON-ро аз зарари бебозгашт муҳофизат мекунанд.
Иҷрои устувор дар шароити пуркунии зуд
Мувофиқан, дар озмоишҳои қобилияти суръат, нишондиҳандаи муҳиме, ки иқтидори пуркунии зудро арзёбӣ мекунад, аноди таркибии карбони OS-LTP (OS-LTP/C) иқтидори назарраси ибтидоии худро дар зери суръати пуркунии 10C нигоҳ дошт, дар ҳоле ки иқтидори аноди таркибии LTP/C ба таври назаррас коҳиш ёфт.
Ин мавод инчунин пас аз зиёда аз 250 давра устувории аълои даврзаниро таъмин мекунад. Конфигуратсияҳои пурраи ҳуҷайраҳо суръати ба ҳамин монанд ва мутобиқати васеъро бо катодҳои баландшиддат нишон медиҳанд.
Роҳи васеътар ба сӯи батареяҳои бехатар
Ҳан қайд кард: «Усули мо парадигмаи комилан навро барои тарҳрезии батареяҳои зудпуршаванда эҷод мекунад ва онро метавон ба таври васеъ ба якчанд системаҳои нигоҳдории энергияи оянда, аз ҷумла батареяҳои пурра ҳолати сахт, татбиқ кард. Ин стратегияи тарроҳӣ метавонад мошинҳои барқиро тавассути кӯтоҳ кардани вақти пуркунӣ, беҳтар кардани бехатарӣ ва пешниҳоди дастгирии шабакаҳои барқии энергияи барқароршаванда амалӣтар гардонад».
Хулоса, ин стратегияи тарроҳии ғайристехиометрӣ яке аз монеаҳои асосиеро, ки батареяҳои барқгиранда бо онҳо рӯбарӯ мешаванд, ҳал мекунад ва барои технологияи нигоҳдории энергияи пуркунии фаврии барои тиҷорат мувофиқ равиши умедбахшро пешниҳод мекунад.
Вақти нашр: 07 августи соли 2026