Mae datblygiad cyflym cerbydau trydan a dyfeisiau electronig pŵer uchel wedi tanio'r galw cynyddol am fatris lithiwm-ion sy'n gwefru'n gyflym iawn. Serch hynny, mae batris aildrydanadwy lithiwm-ion cyfredol yn dioddef o ddirywiad pŵer difrifol yn ystod prosesau gwefru cyflym a gallant hyd yn oed arwain at fethiannau trychinebus, sy'n codi risgiau diogelwch. Mae hyn yn deillio'n bennaf o ansefydlogrwydd electrocemegol ar y rhyngwyneb anod-electrolyt, gan sbarduno dyddodiad metel-lithiwm niweidiol ar wyneb y batri a sefydlogrwydd thermol gwael.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae deunyddiau anod foltedd uchel wedi dod yn ddewisiadau amgen addawol iawn ar gyfer atal dyddodiad gormodol o lithiwm a ffurfio haenau rhyngffas electrolyt solet (SEI) ansefydlog. Er gwaethaf y cryfderau hyn, mae deunyddiau o'r radd flaenaf yn dal i gael eu cyfyngu gan ddargludedd ïonig a sefydlogrwydd thermol anfoddhaol, sy'n gwanhau allbwn pŵer a dibynadwyedd hirdymor.
Yn ôl adroddiadau yn y cyfryngau tramor, i ddatrys y problemau hyn, mae tîm ymchwil dan arweiniad yr Athro Cyswllt Dongwook Han ym Mhrifysgol Genedlaethol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Seoul wedi datblygu deunydd anod ffosffad titaniwm lithiwm oddi ar stoichiometrig (OS) gyda strwythur tebyg i NASICON. Mae'r deunydd hwn yn adnabyddus am sefydlogrwydd strwythurol a thermol eithriadol. Gall y dyluniad ysgogi trawsnewidiad cyfnod digymell o dan wyneb gronynnau deunydd gweithredol i dorri trwy gyfyngiadau cinetig a chyflawni perfformiad gwefru cyflym sefydlog.
Mae canfyddiadau ymchwil perthnasol wedi'u cyhoeddi yn y cyfnodolyn Advanced Functional Materials.
Modiwleiddio Arwyneb ar gyfer Cludiant Ionau Cyflymedig
Mae gan ffosffad titaniwm lithiwm (LTP) strwythur tebyg i ddargludydd sodiwm-uwch-ïonig (NASICON), sy'n cynnwys sefydlogrwydd strwythurol a thermol rhagorol yn ogystal â sianeli trylediad ïon lithiwm cyflym. Er mwyn manteisio ar ei botensial llawn, mabwysiadodd ymchwilwyr strategaeth ddylunio oddi ar stoichometrig a chynyddu'n fwriadol y gymhareb o ffosfforws (P) i ditaniwm (Ti). Mae cyfansoddiad diffygiol o'r fath mewn titaniwm yn cynhyrchu parthau ffosffad titaniwm (TPO) yn agos at wyneb gronynnau LTP.
Mae'r rhanbarthau cyfoethog hyn o ran TPO yn gweithredu fel sianeli cinetig effeithlonrwydd uchel, gan ostwng y rhwystr ynni ar gyfer cludo ïonau lithiwm ar draws y rhyngwyneb anod-electrolyt ac adeiladu llwybrau trosglwyddo ïonau cyflym ger arwynebau gronynnau. Ar ben hynny, mae bondiau P-O-P hyblyg iawn o fewn fframwaith TPO yn darparu hyblygrwydd strwythurol i addasu i amrywiad cyfaint yn ystod cylchoedd gwefru cyflym ac amddiffyn y strwythur tebyg i NASICON rhag difrod anadferadwy.
Perfformiad Cadarn o dan Amgylchiadau Gwefru Cyflym
Yn unol â hynny, mewn profion gallu cyfradd, y dangosydd hanfodol sy'n gwerthuso'r gallu i wefru'n gyflym, cadwodd yr anod cyfansawdd OS-LTP-carbon (OS-LTP/C) 86% rhyfeddol o'i gapasiti cychwynnol o dan y gyfradd wefru 10C, tra gostyngodd capasiti'r anod cyfansawdd LTP/C di-ffael yn sylweddol.
Mae'r deunydd hwn hefyd yn darparu sefydlogrwydd beicio rhagorol ar ôl dros 250 o gylchoedd. Mae cyfluniadau celloedd llawn yn dangos perfformiad cyfradd gwych tebyg a chydnawsedd eang â chatodau foltedd uchel.
Llwybr Ehangach tuag at Fatris Mwy Diogel
“Mae ein dull yn creu paradigm newydd sbon ar gyfer dylunio batris gwefru cyflym, a gellir ei gymhwyso’n eang i nifer o systemau storio ynni yn y dyfodol gan gynnwys batris cyflwr solet yn unig,” nododd Han. “Gall y strategaeth ddylunio hon wneud cerbydau trydan yn fwy ymarferol trwy fyrhau amser gwefru, gwella diogelwch a chynnig cefnogaeth i gridiau pŵer ynni adnewyddadwy.”
I gloi, mae'r strategaeth ddylunio oddi ar stoichiometreg hon yn mynd i'r afael ag un o'r rhwystrau craidd y mae batris aildrydanadwy yn eu hwynebu ac yn cynnig dull addawol ar gyfer y dechnoleg storio ynni gwefru cyflym iawn sy'n barod i'w defnyddio'n fasnachol.
Amser postio: Awst-07-2026