Ibilgailu elektrikoen eta potentzia handiko gailu elektronikoen aurrerapen azkarrak litio-ioizko baterien karga ultra-azkarren eskaria handitu du. Hala ere, egungo litio-ioizko baterien kargagarriek potentzia-galera larria jasaten dute karga azkarreko prozesuetan, eta akats katastrofikoak ere sor ditzakete, eta horrek segurtasun-arriskuak areagotzen ditu. Batez ere anodo-elektrolito interfazearen ezegonkortasun elektrokimikotik sortzen da hori, eta horrek bateriaren gainazalean metal-litio metaketa kaltegarria eta egonkortasun termiko eskasa eragiten ditu.
Azken urteotan, tentsio handiko anodo materialak oso alternatiba itxaropentsuak bihurtu dira litio gehiegizko metaketa eta fase interfazialeko (SEI) geruza solido ezegonkorren eraketa inhibitzeko. Indargune horiek gorabehera, punta-puntako materialak oraindik ere mugatuak dira eroankortasun ioniko eta egonkortasun termiko ez-asegarriak direla eta, eta horrek potentzia-irteera eta epe luzerako fidagarritasuna ahultzen ditu.
Atzerriko hedabideen arabera, arazo hauek konpontzeko, Seulgo Zientzia eta Teknologia Unibertsitate Nazionaleko Dongwook Han irakasle elkartuak zuzendutako ikerketa-talde batek NASICON motako egitura duen litio titanio fosfato anodo material ez-estekiometriko (OS) bat garatu du. Material hau aparteko egonkortasun estruktural eta termikoagatik da ezaguna. Diseinuak material aktiboko partikulen gainazalaren azpian fase-eraldaketa espontaneoa eragin dezake, murrizketa zinetikoak hausteko eta kargatze azkarreko errendimendu egonkorra lortzeko.
Ikerketaren emaitza garrantzitsuak Advanced Functional Materials aldizkarian argitaratu dira.
Gainazaleko Modulazioa Ioi Garraio Azeleraturako
Litio titanio fosfatoak (LTP) sodio-super-eroale ioniko (NASICON) motako egitura du, eta egitura- eta termi-egonkortasun bikaina eta litio ioien difusio-kanal azkarrak ditu. Bere potentzial osoa aprobetxatzeko, ikertzaileek diseinu-estrategia ez-estekiometrikoa hartu zuten eta fosforoaren (P) eta titanioaren (Ti) arteko erlazioa nahita handitu zuten. Titanio gabeko konposizio horrek titanio fosfato (TPO) domeinuak sortzen ditu LTP partikulen gainazaletik gertu.
TPOz aberatsak diren eskualde hauek eraginkortasun handiko kanal zinetiko gisa jokatzen dute, anodo-elektrolito interfazearen zehar litio-ioien garraiorako energia-hesia murriztuz eta partikulen gainazalen ondoan ioi-transferentzia bide azkarrak eraikiz. Gainera, TPO egituraren barruko P-O-P lotura oso malguek egitura-malgutasuna ematen dute karga-ziklo azkarretan bolumen-aldaketara egokitzeko eta NASICON motako egitura kalte itzulezinen aurka babesteko.
Errendimendu sendoa kargatze azkarreko egoeretan
Horrenbestez, abiadura-gaitasun probetan (karga azkarraren gaitasuna ebaluatzen duen adierazle garrantzitsua), OS-LTP-karbono (OS-LTP/C) konpositezko anodoak hasierako ahalmenaren % 86 mantendu zuen 10 °C-ko karga-abiaduraren azpian, LTP/C konpositezko anodo garbiaren ahalmena izugarri jaitsi zen bitartean.
Material honek ziklo-egonkortasun bikaina ere eskaintzen du 250 ziklo baino gehiagoren ondoren. Zelula osoko konfigurazioek abiadura-errendimendu bikaina eta tentsio handiko katodoekin bateragarritasun zabala erakusten dute.
Bateria seguruagoetarako bide zabalagoa
«Gure metodoak bateria azkar kargatzeko diseinurako paradigma berri bat sortzen du, eta etorkizuneko energia biltegiratzeko hainbat sistematan aplika daiteke, egoera solidoko bateriak barne», adierazi zuen Hanek. «Diseinu estrategia honek ibilgailu elektrikoak praktikoagoak bihur ditzake kargatzeko denbora laburtuz, segurtasuna hobetuz eta energia berriztagarriko sare elektrikoei laguntza eskainiz».
Ondorioz, estekiometriatik kanpoko diseinu-estrategia honek bateria kargagarriek dituzten oztopo nagusietako bati aurre egiten dio eta ikuspegi itxaropentsua eskaintzen du merkataritza-erabilerako prest dagoen energia biltegiratzeko karga ultra-azkarreko teknologiarako.
Argitaratze data: 2026ko abuztuak 7