ദോഷകരമായ ലിഥിയം നിക്ഷേപം തടയുന്നതിനായി സിയോൾ ടെക് ഒരു നൂതന അൾട്രാ-ഫാസ്റ്റ്-ചാർജിംഗ്-ബാറ്ററി തന്ത്രം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.

ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെയും ഉയർന്ന പവർ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെയും ദ്രുതഗതിയിലുള്ള പുരോഗതി അൾട്രാ-ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്കായുള്ള വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യകതയ്ക്ക് ആക്കം കൂട്ടി. എന്നിരുന്നാലും, നിലവിലുള്ള ലിഥിയം-അയൺ റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികൾ ഫാസ്റ്റ്-ചാർജിംഗ് പ്രക്രിയകളിൽ ഗുരുതരമായ പവർ ക്ഷയത്തിന് വിധേയമാകുന്നു, കൂടാതെ അവ ദുരന്തകരമായ പരാജയങ്ങൾക്ക് പോലും കാരണമായേക്കാം, ഇത് സുരക്ഷാ അപകടസാധ്യതകൾ ഉയർത്തുന്നു. ഇത് പ്രധാനമായും ആനോഡ്-ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസിലെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ അസ്ഥിരതയിൽ നിന്നാണ് ഉത്ഭവിക്കുന്നത്, ഇത് ബാറ്ററി ഉപരിതലത്തിൽ ദോഷകരമായ ലോഹ-ലിഥിയം നിക്ഷേപത്തിന് കാരണമാകുന്നു, മോശം താപ സ്ഥിരതയും.
സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, അമിതമായ ലിഥിയം നിക്ഷേപം തടയുന്നതിനും അസ്ഥിരമായ സോളിഡ്-ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസ് (SEI) പാളികളുടെ രൂപീകരണം തടയുന്നതിനുമുള്ള ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ആനോഡ് വസ്തുക്കൾ വളരെ പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന ബദലുകളായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ഈ ശക്തികൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, അത്യാധുനിക വസ്തുക്കൾ ഇപ്പോഴും തൃപ്തികരമല്ലാത്ത അയോണിക് ചാലകതയും താപ സ്ഥിരതയും കൊണ്ട് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, ഇത് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനത്തെയും ദീർഘകാല വിശ്വാസ്യതയെയും ദുർബലപ്പെടുത്തുന്നു.

വിദേശ മാധ്യമ റിപ്പോർട്ടുകൾ പ്രകാരം, ഈ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനായി, സിയോൾ നാഷണൽ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജിയിലെ അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസർ ഡോങ്‌വൂക്ക് ഹാന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഒരു ഗവേഷണ സംഘം നാസിക്കോൺ-ടൈപ്പ് ഘടനയുള്ള ഒരു ഓഫ്-സ്റ്റോയിക്കിയോമെട്രിക് (OS) ലിഥിയം ടൈറ്റാനിയം ഫോസ്ഫേറ്റ് ആനോഡ് മെറ്റീരിയൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. അസാധാരണമായ ഘടനാപരവും താപ സ്ഥിരതയ്ക്കും ഈ മെറ്റീരിയൽ പ്രസിദ്ധമാണ്. ചലനാത്മക നിയന്ത്രണങ്ങൾ ഭേദിക്കുന്നതിനും സ്ഥിരതയുള്ള ഫാസ്റ്റ്-ചാർജിംഗ് പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നതിനും സജീവ-വസ്തു കണങ്ങളുടെ ഉപരിതലത്തിനടിയിൽ സ്വയമേവയുള്ള ഘട്ടം പരിവർത്തനത്തെ പ്രേരിപ്പിക്കാൻ ഈ രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് കഴിയും.
അഡ്വാൻസ്ഡ് ഫങ്ഷണൽ മെറ്റീരിയൽസ് എന്ന ജേണലിൽ പ്രസക്തമായ ഗവേഷണ കണ്ടെത്തലുകൾ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.

ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ അയോൺ ഗതാഗതത്തിനായുള്ള ഉപരിതല മോഡുലേഷൻ

ലിഥിയം ടൈറ്റാനിയം ഫോസ്ഫേറ്റിന് (LTP) സോഡിയം-സൂപ്പർ-അയോണിക്-കണ്ടക്ടർ (NASICON)-ടൈപ്പ് ഘടനയുണ്ട്, ഇത് മികച്ച ഘടനാപരവും താപ സ്ഥിരതയും ദ്രുത ലിഥിയം-അയൺ ഡിഫ്യൂഷൻ ചാനലുകളും ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. അതിന്റെ പൂർണ്ണ തോതിലുള്ള സാധ്യതകൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നതിന്, ഗവേഷകർ ഒരു ഓഫ്-സ്റ്റോയിക്കിയോമെട്രിക് ഡിസൈൻ തന്ത്രം സ്വീകരിച്ചു, ഫോസ്ഫറസ് (P) യും ടൈറ്റാനിയം (Ti) യും തമ്മിലുള്ള അനുപാതം മനഃപൂർവ്വം വർദ്ധിപ്പിച്ചു. അത്തരം ടൈറ്റാനിയം-കുറഞ്ഞ ഘടന LTP കണങ്ങളുടെ ഉപരിതലത്തോട് ചേർന്ന് ടൈറ്റാനിയം ഫോസ്ഫേറ്റ് (TPO) ഡൊമെയ്‌നുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
ഈ TPO-സമ്പന്നമായ പ്രദേശങ്ങൾ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുള്ള കൈനറ്റിക് ചാനലുകളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ആനോഡ്-ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസിലൂടെ ലിഥിയം-അയൺ ഗതാഗതത്തിനുള്ള ഊർജ്ജ തടസ്സം കുറയ്ക്കുകയും കണികാ പ്രതലങ്ങൾക്ക് സമീപം വേഗത്തിലുള്ള അയോൺ-ട്രാൻസ്ഫർ പാതകൾ നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. കൂടാതെ, TPO ചട്ടക്കൂടിനുള്ളിൽ ഉയർന്ന വഴക്കമുള്ള P-O-P ബോണ്ടുകൾ ഫാസ്റ്റ്-ചാർജിംഗ് സൈക്കിളുകളിൽ വോളിയം വ്യതിയാനവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിനും നാസിക്കോൺ-തരം ഘടനയെ മാറ്റാനാവാത്ത നാശത്തിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുന്നതിനും ഘടനാപരമായ വഴക്കം നൽകുന്നു.

ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ ശക്തമായ പ്രകടനം

അതനുസരിച്ച്, വേഗതയേറിയ ചാർജിംഗ് ശേഷി വിലയിരുത്തുന്ന സുപ്രധാന സൂചകമായ നിരക്ക്-ശേഷി പരിശോധനകളിൽ, OS-LTP-കാർബൺ (OS-LTP/C) സംയുക്ത ആനോഡ് 10C ചാർജിംഗ് നിരക്കിൽ അതിന്റെ പ്രാരംഭ ശേഷിയുടെ ശ്രദ്ധേയമായ 86% നിലനിർത്തി, അതേസമയം പ്രാകൃതമായ LTP/C സംയുക്ത ആനോഡിന്റെ ശേഷി ഗണ്യമായി കുറഞ്ഞു.
250-ലധികം സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം ഈ മെറ്റീരിയൽ മികച്ച സൈക്ലിംഗ് സ്ഥിരതയും നൽകുന്നു. ഫുൾ-സെൽ കോൺഫിഗറേഷനുകൾ സമാനമായി മികച്ച റേറ്റ് പ്രകടനവും ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് കാഥോഡുകളുമായുള്ള വിശാലമായ അനുയോജ്യതയും കാണിക്കുന്നു.

സുരക്ഷിതമായ ബാറ്ററികളിലേക്കുള്ള വിശാലമായ പാത

"വേഗതയേറിയ ചാർജിംഗ് ബാറ്ററി രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് ഞങ്ങളുടെ രീതി ഒരു പുതിയ മാതൃക സൃഷ്ടിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഓൾ-സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ബാറ്ററികൾ ഉൾപ്പെടെ ഭാവിയിലെ ഒന്നിലധികം ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​സംവിധാനങ്ങളിൽ ഇത് വ്യാപകമായി പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും," ഹാൻ ചൂണ്ടിക്കാട്ടി. "ചാർജിംഗ് സമയം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെയും സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെയും പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ പവർ ഗ്രിഡുകൾക്കുള്ള പിന്തുണ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നതിലൂടെയും ഈ ഡിസൈൻ തന്ത്രത്തിന് ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളെ കൂടുതൽ പ്രായോഗികമാക്കാൻ കഴിയും."
ഉപസംഹാരമായി, റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികൾ നേരിടുന്ന പ്രധാന തടസ്സങ്ങളിലൊന്നിനെ ഈ ഓഫ്-സ്റ്റോയിക്കിയോമെട്രിക് ഡിസൈൻ തന്ത്രം അഭിസംബോധന ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ വാണിജ്യ-സജ്ജമായ അൾട്രാ-ഫാസ്റ്റ്-ചാർജിംഗ് എനർജി-സ്റ്റോറേജ് സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഒരു വാഗ്ദാനമായ സമീപനം വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.