Seoul Tech entwéckelt eng nei Strategie fir d'Batterie mat ultraschnelle Ladung, fir schiedlech Lithiumoflagerungen ze vermeiden.

Déi séier Entwécklung vun Elektroautoen an elektroneschen Apparater mat héijer Leeschtung huet déi wuessend Nofro fir ultraschnellladend Lithium-Ionen-Batterien ugedriwwen. Trotzdeem leiden déi aktuell Lithium-Ionen-Opluedbatterien ënner engem staarke Leeschtungsverloscht bei Schnellladeprozesser a kënnen esouguer zu katastrophale Feeler féieren, wat Sécherheetsrisiken erhéicht. Dëst staamt haaptsächlech vun der elektrochemescher Instabilitéit op der Grenzfläch tëscht Anode an Elektrolyt, wat zu schiedlecher metallescher Lithiumoflagerung op der Batterieoberfläche an enger schlechter thermescher Stabilitéit féiert.
An de leschte Jore sinn Héichspannungsanodematerialien zu ganz villverspriechenden Alternativen ginn, fir exzessiv Lithiumoflagerungen an d'Bildung vun onstabilen Festelektrolyt-Grenzschichten (SEI) ze hemmen. Trotz dëse Stäerkten sinn déi modernst Materialien nach ëmmer duerch eng onzufriedenstellend ionesch Konduktivitéit a thermesch Stabilitéit limitéiert, wat d'Leeschtung an d'laangfristeg Zouverlässegkeet schwächt.

No auslännesche Medienberichter huet en Fuerschungsteam ënnert der Leedung vum Associate Professor Dongwook Han vun der Seoul National University of Science and Technology en off-stöchiometrescht (OS) Lithium-Titanphosphat-Anodematerial mat enger NASICON-Typ Struktur entwéckelt, fir dës Problemer ze léisen. Dëst Material ass bekannt fir seng aussergewéinlech strukturell a thermesch Stabilitéit. Den Design kann eng spontan Phasentransformatioun ënner der Uewerfläch vun den aktiven Materialpartikelen induzéieren, fir kinetesch Restriktiounen ze briechen an eng stabil Schnellladeleistung z'erreechen.
Relevant Fuerschungsresultater goufen an der Zäitschrëft Advanced Functional Materials publizéiert.

Uewerflächenmodulatioun fir beschleunegten Ionentransport

Lithium-Titanphosphat (LTP) huet eng Struktur vum Typ Natrium-Superionen-Leeder (NASICON), déi sech iwwer eng aussergewéinlech strukturell a thermesch Stabilitéit souwéi séier Lithium-Ionen-Diffusiounskanäl weist. Fir säi vollt Potenzial auszeschöpfen, hunn d'Fuerscher eng off-stöchiometresch Designstrategie ugeholl an de Verhältnes vu Phosphor (P) zu Titan (Ti) bewosst erhéicht. Sou eng titanarm Zesummesetzung generéiert Titanphosphat (TPO)-Domänen no bei der Uewerfläch vun den LTP-Partikelen.
Dës TPO-räich Regiounen handelen als héicheffizient kinetesch Kanäl, andeems se d'Energiebarriär fir den Lithium-Ionen-Transport iwwer d'Anode-Elektrolyt-Grenzfläche senken a séier Ionentransferweeër no bei de Partikeluewerflächen opbauen. Ausserdeem bidden héichflexibel P-O-P-Bindungen am TPO-Kader eng strukturell Flexibilitéit fir sech un d'Volumenvariatioune während Schnellladezyklen unzepassen an d'NASICON-Typ Struktur virun irreversiblen Schued ze schützen.

Stabil Leeschtung ënner Schnellladebedingungen

Dofir huet d'OS-LTP-Kuelestoff (OS-LTP/C) Kompositanode bei Geschwindegkeetstester, dem wichtegen Indikator fir d'Schnellladekapazitéit, bemierkenswäert 86% vun hirer ufänglecher Kapazitéit ënner der Ladegeschwindegkeet vun 10C behalen, während d'Kapazitéit vun der purer LTP/C Kompositanode drastesch gefall ass.
Dëst Material bitt och eng exzellent Zyklusstabilitéit no iwwer 250 Zyklen. Vollzellkonfiguratioune weisen eng ähnlech gutt Geschwindegkeetsleistung a breet Kompatibilitéit mat Héichspannungskathoden.

E méi breede Wee fir méi sécher Batterien

„Eis Method schaaft e ganz neit Paradigma fir den Design vu séier opluedenden Batterien, an et kann op verschidde zukünfteg Energiespeichersystemer, dorënner och komplett Festkierperbatterien, wäit verbreet ugewannt ginn“, huet den Han betount. „Dës Designstrategie kann Elektroautoen méi praktesch maachen, andeems se d'Ladezäit verkierzen, d'Sécherheet verbesseren an erneierbar Energienetzer ënnerstëtzen.“
Schlussendlech adresséiert dës off-stöchiometresch Designstrategie ee vun den zentrale Problemer, mat deenen nofëllbar Batterien konfrontéiert sinn, a bitt e villverspriechenden Usaz fir déi kommerziell prett Technologie fir Energiespeicherung mam Ultra-Schnellladen.