સિઓલ ટેક હાનિકારક લિથિયમ ડિપોઝિશનને રોકવા માટે એક નવીન અલ્ટ્રા-ફાસ્ટ-ચાર્જિંગ-બેટરી વ્યૂહરચના વિકસાવી રહી છે.

ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને ઉચ્ચ-શક્તિવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ઝડપી વિકાસને કારણે અલ્ટ્રા-ફાસ્ટ-ચાર્જિંગ લિથિયમ-આયન બેટરીઓની વધતી માંગમાં વધારો થયો છે. તેમ છતાં, વર્તમાન લિથિયમ-આયન રિચાર્જેબલ બેટરીઓ ઝડપી-ચાર્જિંગ પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ગંભીર પાવર સડોનો ભોગ બને છે અને વિનાશક નિષ્ફળતાઓ તરફ દોરી શકે છે, જે સલામતી જોખમો ઉભા કરે છે. આ મુખ્યત્વે એનોડ-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ પર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ અસ્થિરતાને કારણે થાય છે, જે બેટરીની સપાટી પર હાનિકારક ધાતુ-લિથિયમ જમા થવાનું કારણ બને છે અને નબળી થર્મલ સ્થિરતાનું કારણ બને છે.
તાજેતરના વર્ષોમાં, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ એનોડ સામગ્રી અતિશય લિથિયમ જમાવટ અને અસ્થિર ઘન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ (SEI) સ્તરોની રચનાને રોકવા માટે ખૂબ જ આશાસ્પદ વિકલ્પો બની ગયા છે. આ શક્તિઓ હોવા છતાં, અત્યાધુનિક સામગ્રી હજુ પણ અસંતોષકારક આયનીય વાહકતા અને થર્મલ સ્થિરતા દ્વારા મર્યાદિત છે, જે પાવર આઉટપુટ અને લાંબા ગાળાની વિશ્વસનીયતાને નબળી પાડે છે.

વિદેશી મીડિયા અહેવાલો અનુસાર, આ સમસ્યાઓના ઉકેલ માટે, સિઓલ નેશનલ યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી ખાતે એસોસિયેટ પ્રોફેસર ડોંગવૂક હાનના નેતૃત્વ હેઠળની એક સંશોધન ટીમે NASICON-પ્રકારની રચના સાથે ઓફ-સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક (OS) લિથિયમ ટાઇટેનિયમ ફોસ્ફેટ એનોડ સામગ્રી વિકસાવી છે. આ સામગ્રી અસાધારણ માળખાકીય અને થર્મલ સ્થિરતા માટે જાણીતી છે. આ ડિઝાઇન ગતિ પ્રતિબંધોને તોડીને સ્થિર ઝડપી ચાર્જિંગ કામગીરી પ્રાપ્ત કરવા માટે સક્રિય સામગ્રી કણોની સપાટી નીચે સ્વયંભૂ તબક્કા પરિવર્તનને પ્રેરિત કરી શકે છે.
સંબંધિત સંશોધન તારણો એડવાન્સ્ડ ફંક્શનલ મટિરિયલ્સ જર્નલમાં પ્રકાશિત થયા છે.

એક્સિલરેટેડ આયન ટ્રાન્સપોર્ટ માટે સરફેસ મોડ્યુલેશન

લિથિયમ ટાઇટેનિયમ ફોસ્ફેટ (LTP) સોડિયમ-સુપર-આયોનિક-વાહક (NASICON) પ્રકારનું માળખું ધરાવે છે, જે ઉત્કૃષ્ટ માળખાકીય અને થર્મલ સ્થિરતા તેમજ ઝડપી લિથિયમ-આયન પ્રસરણ ચેનલો ધરાવે છે. તેની સંપૂર્ણ-સ્કેલ ક્ષમતાનો ઉપયોગ કરવા માટે, સંશોધકોએ ઓફ-સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ડિઝાઇન વ્યૂહરચના અપનાવી અને ઇરાદાપૂર્વક ફોસ્ફરસ (P) અને ટાઇટેનિયમ (Ti) ના ગુણોત્તરમાં વધારો કર્યો. આવી ટાઇટેનિયમ-ઉણપવાળી રચના LTP કણોની સપાટીની નજીક ટાઇટેનિયમ ફોસ્ફેટ (TPO) ડોમેન્સ ઉત્પન્ન કરે છે.
આ TPO-સમૃદ્ધ પ્રદેશો ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા ગતિ ચેનલો તરીકે કાર્ય કરે છે, એનોડ-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ દ્વારા લિથિયમ-આયન પરિવહન માટે ઊર્જા અવરોધ ઘટાડે છે અને કણોની સપાટીની નજીક ઝડપી આયન-ટ્રાન્સફર માર્ગો બનાવે છે. આ ઉપરાંત, TPO માળખામાં અત્યંત લવચીક P-O-P બોન્ડ ઝડપી-ચાર્જિંગ ચક્ર દરમિયાન વોલ્યુમ ભિન્નતાને અનુકૂલન કરવા માટે માળખાકીય સુગમતા પ્રદાન કરે છે અને NASICON-પ્રકારની રચનાને બદલી ન શકાય તેવા નુકસાન સામે રક્ષણ આપે છે.

ઝડપી ચાર્જિંગ પરિસ્થિતિઓમાં મજબૂત પ્રદર્શન

તદનુસાર, રેટ-ક્ષમતા પરીક્ષણોમાં, ઝડપી-ચાર્જિંગ ક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરતું મહત્વપૂર્ણ સૂચક, OS-LTP-કાર્બન (OS-LTP/C) કમ્પોઝિટ એનોડ 10C ચાર્જિંગ દર હેઠળ તેની પ્રારંભિક ક્ષમતાના નોંધપાત્ર 86% જાળવી રાખ્યું, જ્યારે પ્રિસ્ટાઇન LTP/C કમ્પોઝિટ એનોડની ક્ષમતામાં ભારે ઘટાડો થયો.
આ સામગ્રી 250 થી વધુ ચક્ર પછી ઉત્તમ સાયકલિંગ સ્થિરતા પણ પ્રદાન કરે છે. ફુલ-સેલ રૂપરેખાંકનો પણ ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કેથોડ્સ સાથે સમાન રીતે ઉત્તમ દર પ્રદર્શન અને વ્યાપક સુસંગતતા દર્શાવે છે.

સુરક્ષિત બેટરી તરફનો એક વ્યાપક માર્ગ

"અમારી પદ્ધતિ ઝડપી ચાર્જિંગ બેટરી ડિઝાઇન માટે એક નવો દાખલો બનાવે છે, અને તે ભવિષ્યમાં અનેક ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમો પર વ્યાપકપણે લાગુ કરી શકાય છે જેમાં તમામ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીનો સમાવેશ થાય છે," હાને નિર્દેશ કર્યો. "આ ડિઝાઇન વ્યૂહરચના ચાર્જિંગ સમય ઘટાડીને, સલામતીમાં સુધારો કરીને અને નવીનીકરણીય-ઊર્જા પાવર ગ્રીડ માટે સપોર્ટ આપીને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોને વધુ વ્યવહારુ બનાવી શકે છે."
નિષ્કર્ષમાં, આ ઓફ-સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ડિઝાઇન વ્યૂહરચના રિચાર્જેબલ બેટરીઓ દ્વારા સામનો કરવામાં આવતા મુખ્ય અવરોધોમાંથી એકને સંબોધે છે અને વ્યાપારી રીતે તૈયાર અલ્ટ્રા-ફાસ્ટ-ચાર્જિંગ ઊર્જા-સંગ્રહ ટેકનોલોજી માટે એક આશાસ્પદ અભિગમ પ્રદાન કરે છે.