Brzi napredak električnih vozila i elektronskih uređaja velike snage podstakao je rastuću potražnju za ultrabrzo punjivim litijum-jonskim baterijama. Ipak, trenutne punjive litijum-jonske baterije pate od ozbiljnog pada snage tokom procesa brzog punjenja i mogu čak dovesti do katastrofalnih kvarova, što povećava sigurnosne rizike. To uglavnom potiče od elektrohemijske nestabilnosti na granici anoda-elektrolit, što izaziva štetno taloženje metala i litijuma na površini baterije i lošu termičku stabilnost.
Posljednjih godina, materijali za visokonaponske anode postali su vrlo obećavajuće alternative za inhibiranje prekomjernog taloženja litijuma i formiranja nestabilnih slojeva čvrstih elektrolita (SEI). Uprkos ovim prednostima, najsavremeniji materijali su i dalje ograničeni nezadovoljavajućom ionskom provodljivošću i termičkom stabilnošću, što slabi izlaznu snagu i dugoročnu pouzdanost.
Prema izvještajima stranih medija, kako bi riješili ove probleme, istraživački tim, na čelu sa vanrednim profesorom Dongwook Hanom na Nacionalnom univerzitetu za nauku i tehnologiju u Seulu, razvio je nestehiometrijski (OS) litijum-titanijum-fosfatni anodni materijal sa strukturom tipa NASICON. Ovaj materijal je poznat po izuzetnoj strukturnoj i termičkoj stabilnosti. Dizajn može izazvati spontanu faznu transformaciju ispod površine čestica aktivnog materijala kako bi se probila kinetička ograničenja i postigle stabilne performanse brzog punjenja.
Relevantni nalazi istraživanja objavljeni su u časopisu Advanced Functional Materials.
Površinska modulacija za ubrzani transport iona
Litijum-titanijum-fosfat (LTP) posjeduje strukturu tipa natrijum-superionskog-provodnika (NASICON), koja se odlikuje izvanrednom strukturnom i termičkom stabilnošću, kao i brzim litijum-jonskim difuzijskim kanalima. Kako bi iskoristili njegov puni potencijal, istraživači su usvojili nestehiometrijsku strategiju dizajna i namjerno povećali odnos fosfora (P) i titana (Ti). Takav sastav s nedostatkom titana generiše domene titanijum-fosfata (TPO) blizu površine LTP čestica.
Ove regije bogate TPO-om djeluju kao visokoefikasni kinetički kanali, snižavajući energetsku barijeru za transport litijum-jona preko anodno-elektrolitnog interfejsa i gradeći brze puteve prenosa jona u blizini površina čestica. Osim toga, visoko fleksibilne P-O-P veze unutar TPO okvira pružaju strukturnu fleksibilnost za prilagođavanje promjenama volumena tokom ciklusa brzog punjenja i štite strukturu tipa NASICON od nepovratnih oštećenja.
Robusne performanse u uslovima brzog punjenja
Shodno tome, u testovima brzine punjenja, ključnom pokazatelju koji procjenjuje kapacitet brzog punjenja, kompozitna anoda OS-LTP-ugljik (OS-LTP/C) zadržala je izuzetnih 86% svog početnog kapaciteta pri brzini punjenja od 10C, dok je kapacitet originalne kompozitne anode LTP/C drastično opao.
Ovaj materijal također pruža odličnu cikličku stabilnost nakon preko 250 ciklusa. Konfiguracije s punim ćelijama pokazuju slično odlične performanse brzine i široku kompatibilnost s visokonaponskim katodama.
Širi put ka sigurnijim baterijama
„Naša metoda stvara potpuno novu paradigmu za dizajn baterija s brzim punjenjem i može se široko primijeniti na više budućih sistema za skladištenje energije, uključujući i baterije u čvrstom stanju“, istakao je Han. „Ova strategija dizajna može učiniti električna vozila praktičnijim skraćivanjem vremena punjenja, poboljšanjem sigurnosti i pružanjem podrške za električne mreže obnovljivih izvora energije.“
Zaključno, ova nestehiometrijska strategija dizajna rješava jednu od ključnih prepreka s kojima se suočavaju punjive baterije i nudi obećavajući pristup za komercijalno spremnu tehnologiju ultrabrzog punjenja i skladištenja energije.
Vrijeme objave: 07.08.2026.