Kemajuan pesat kenderaan elektrik dan peranti elektronik berkuasa tinggi telah mendorong permintaan yang semakin meningkat untuk bateri litium-ion yang mengecas ultra pantas. Walau bagaimanapun, bateri boleh dicas semula litium-ion semasa mengalami kerosakan kuasa yang teruk semasa proses pengecasan pantas dan mungkin mengakibatkan kegagalan dahsyat, yang meningkatkan risiko keselamatan. Ini terutamanya berpunca daripada ketidakstabilan elektrokimia pada antara muka anod-elektrolit, mencetuskan pemendapan logam-litium yang berbahaya pada permukaan bateri dan kestabilan terma yang lemah.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bahan anod voltan tinggi telah menjadi alternatif yang sangat menjanjikan untuk menghalang pemendapan litium yang berlebihan dan pembentukan lapisan antara fasa elektrolit pepejal (SEI) yang tidak stabil. Walaupun terdapat kekuatan ini, bahan canggih masih terhad oleh kekonduksian ionik dan kestabilan terma yang tidak memuaskan, yang melemahkan output kuasa dan kebolehpercayaan jangka panjang.
Menurut laporan media asing, untuk menyelesaikan masalah ini, sebuah pasukan penyelidikan yang diketuai oleh Profesor Madya Dongwook Han di Universiti Sains dan Teknologi Kebangsaan Seoul telah membangunkan bahan anod litium titanium fosfat luar stoikiometri (OS) dengan struktur jenis NASICON. Bahan ini terkenal dengan kestabilan struktur dan haba yang luar biasa. Reka bentuk ini boleh mendorong transformasi fasa spontan di bawah permukaan zarah bahan aktif untuk menembusi sekatan kinetik dan mencapai prestasi pengecasan pantas yang stabil.
Penemuan penyelidikan yang berkaitan telah diterbitkan dalam jurnal Advanced Functional Materials.
Modulasi Permukaan untuk Pengangkutan Ion Dipercepatkan
Litium titanium fosfat (LTP) mempunyai struktur jenis konduktor natrium-super-ionik (NASICON), yang mempunyai kestabilan struktur dan haba yang luar biasa serta saluran resapan ion litium yang pantas. Untuk memanfaatkan potensinya yang berskala penuh, para penyelidik menggunakan strategi reka bentuk luar stoikiometri dan sengaja meningkatkan nisbah fosforus (P) kepada titanium (Ti). Komposisi kekurangan titanium sedemikian menghasilkan domain titanium fosfat (TPO) berhampiran permukaan zarah LTP.
Kawasan kaya TPO ini bertindak sebagai saluran kinetik berkecekapan tinggi, menurunkan penghalang tenaga untuk pengangkutan ion litium merentasi antara muka anod-elektrolit dan membina laluan pemindahan ion pantas berhampiran permukaan zarah. Selain itu, ikatan P-O-P yang sangat fleksibel dalam rangka kerja TPO memberikan fleksibiliti struktur untuk menyesuaikan diri dengan variasi isipadu semasa kitaran pengecasan pantas dan melindungi struktur jenis NASICON daripada kerosakan yang tidak dapat dipulihkan.
Prestasi Kukuh di bawah Keadaan Pengecasan Pantas
Sehubungan itu, dalam ujian keupayaan kadar, penunjuk penting yang menilai kapasiti pengecasan pantas, anod komposit OS-LTP-karbon (OS-LTP/C) mengekalkan kapasiti awalnya sebanyak 86% yang luar biasa di bawah kadar pengecasan 10C, manakala kapasiti anod komposit LTP/C yang asli menurun secara drastik.
Bahan ini juga memberikan kestabilan kitaran yang sangat baik selepas lebih 250 kitaran. Konfigurasi sel penuh menunjukkan prestasi kadar yang sama hebatnya dan keserasian yang luas dengan katod voltan tinggi.
Laluan Lebih Luas ke Arah Bateri Yang Lebih Selamat
“Kaedah kami mencipta paradigma baharu untuk reka bentuk bateri pengecasan pantas, dan ia boleh digunakan secara meluas untuk pelbagai sistem storan tenaga masa hadapan termasuk bateri semua keadaan pepejal,” jelas Han. “Strategi reka bentuk ini boleh menjadikan kenderaan elektrik lebih praktikal dengan memendekkan masa pengecasan, meningkatkan keselamatan dan menawarkan sokongan untuk grid kuasa tenaga boleh diperbaharui.”
Kesimpulannya, strategi reka bentuk luar stoikiometrik ini menangani salah satu halangan teras yang dihadapi oleh bateri boleh dicas semula dan menawarkan pendekatan yang menjanjikan untuk teknologi penyimpanan tenaga pengecasan ultra pantas yang sedia untuk komersial.
Masa siaran: 07-Ogos-2026