தீங்கு விளைவிக்கும் லித்தியம் படிவதைத் தடுக்க, சியோல் டெக் ஒரு புதுமையான அதிவேக பேட்டரி சார்ஜிங் உத்தியை உருவாக்கியுள்ளது.

மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் உயர் சக்தி மின்னணு சாதனங்களின் விரைவான முன்னேற்றம், அதிவேக மின்னேற்றம் செய்யும் லித்தியம்-அயன் மின்கலன்களுக்கான தேவையை அதிகரித்துள்ளது. இருப்பினும், தற்போதைய லித்தியம்-அயன் மீள் மின்னேற்ற மின்கலன்கள், அதிவேக மின்னேற்ற செயல்முறைகளின் போது கடுமையான சக்திச் சரிவைச் சந்திக்கின்றன, மேலும் இது பேரழிவு தரும் தோல்விகளுக்கும் வழிவகுத்து, பாதுகாப்பு அபாயங்களை அதிகரிக்கிறது. இது முக்கியமாக ஆனோடு-மின்பகுளி இடைமுகத்தில் ஏற்படும் மின்வேதியியல் நிலைத்தன்மையின்மையால் உருவாகிறது; இது மின்கலத்தின் மேற்பரப்பில் தீங்கு விளைவிக்கும் உலோக-லித்தியம் படிவதையும், மோசமான வெப்ப நிலைத்தன்மையையும் தூண்டுகிறது.
சமீபத்திய ஆண்டுகளில், அதிகப்படியான லித்தியம் படிவதைத் தடுப்பதற்கும், நிலையற்ற திட-மின்பகுளி இடைமுக (SEI) அடுக்குகள் உருவாவதைத் தடுப்பதற்கும் உயர் மின்னழுத்த ஆனோடு பொருட்கள் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய மாற்றுகளாக உருவெடுத்துள்ளன. இந்த பலங்கள் இருந்தபோதிலும், தற்போதைய அதிநவீனப் பொருட்கள் திருப்தியற்ற அயனிக் கடத்துத்திறன் மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மையால் இன்னும் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன, இவை மின் வெளியீட்டையும் நீண்டகால நம்பகத்தன்மையையும் பலவீனப்படுத்துகின்றன.

வெளிநாட்டு ஊடக அறிக்கைகளின்படி, இந்தப் பிரச்சனைகளைத் தீர்ப்பதற்காக, சியோல் தேசிய அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தின் இணைப் பேராசிரியர் டோங்வூக் ஹான் தலைமையிலான ஒரு ஆய்வுக் குழு, NASICON வகை கட்டமைப்பைக் கொண்ட ஒரு விகிதசாரமற்ற (OS) லித்தியம் டைட்டேனியம் பாஸ்பேட் ஆனோடு பொருளை உருவாக்கியுள்ளது. இந்தப் பொருள் அதன் விதிவிலக்கான கட்டமைப்பு மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மைக்காக நன்கு அறியப்பட்டதாகும். இந்த வடிவமைப்பு, வினைபுரியும் மூலப்பொருள் துகள்களின் மேற்பரப்பிற்குக் கீழே தன்னிச்சையான கட்ட மாற்றத்தைத் தூண்டி, இயக்கவியல் கட்டுப்பாடுகளை உடைத்து, நிலையான வேகமான மின்னேற்றச் செயல்திறனை அடைய உதவுகிறது.
தொடர்புடைய ஆராய்ச்சி முடிவுகள் 'அட்வான்ஸ்டு ஃபங்ஷனல் மெட்டீரியல்ஸ்' என்ற இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

துரிதப்படுத்தப்பட்ட அயனிப் போக்குவரத்திற்கான மேற்பரப்பு பண்பேற்றம்

லித்தியம் டைட்டேனியம் பாஸ்பேட் (LTP) ஒரு சோடியம்-சூப்பர்-அயனிக்-கடத்தி (NASICON) வகை கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. இது சிறந்த கட்டமைப்பு மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மை, அத்துடன் விரைவான லித்தியம்-அயன் பரவல் வழிகளையும் கொண்டுள்ளது. அதன் முழு அளவிலான திறனைப் பயன்படுத்த, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு விகிதசாரமற்ற வடிவமைப்பு உத்தியைக் கையாண்டு, பாஸ்பரஸ் (P) மற்றும் டைட்டேனியம் (Ti) ஆகியவற்றின் விகிதத்தை வேண்டுமென்றே அதிகரித்தனர். இத்தகைய டைட்டேனியம்-குறைபாடுள்ள கலவையானது, LTP துகள்களின் மேற்பரப்பிற்கு அருகில் டைட்டேனியம் பாஸ்பேட் (TPO) பகுதிகளை உருவாக்குகிறது.
இந்த TPO செறிந்த பகுதிகள் உயர் செயல்திறன் கொண்ட இயக்கவியல் வழித்தடங்களாகச் செயல்பட்டு, ஆனோடு-மின்பகுளி இடைமுகத்தின் குறுக்கே லித்தியம் அயனிப் போக்குவரத்திற்கான ஆற்றல் தடையைக் குறைத்து, துகள் மேற்பரப்புகளுக்கு அருகில் வேகமான அயனிப் பரிமாற்றப் பாதைகளை உருவாக்குகின்றன. மேலும், TPO கட்டமைப்பிற்குள் உள்ள அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்ட P-O-P பிணைப்புகள், வேகமான மின்னேற்ற சுழற்சிகளின் போது ஏற்படும் கன அளவு மாறுபாடுகளுக்கு ஏற்ப கட்டமைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மையை வழங்குவதோடு, NASICON வகை கட்டமைப்பை மீளமுடியாத சேதத்திலிருந்தும் பாதுகாக்கின்றன.

வேகமான சார்ஜிங் சூழ்நிலைகளிலும் உறுதியான செயல்திறன்

அதன்படி, வேகமான மின்னேற்றத் திறனை மதிப்பிடும் முக்கியக் குறியீடான வீத-திறன் சோதனைகளில், OS-LTP-கார்பன் (OS-LTP/C) கலப்பு ஆனோடு 10C மின்னேற்ற வீதத்தின் கீழ் அதன் ஆரம்பத் திறனில் குறிப்பிடத்தக்க 86%-ஐத் தக்கவைத்துக் கொண்டது, அதே நேரத்தில் தூய LTP/C கலப்பு ஆனோட்டின் திறன் கடுமையாகக் குறைந்தது.
இந்தப் பொருள் 250-க்கும் மேற்பட்ட சுழற்சிகளுக்குப் பிறகும் சிறந்த சுழற்சி நிலைத்தன்மையை வழங்குகிறது. முழு-கல உள்ளமைப்புகள் இதேபோன்ற சிறந்த வீதச் செயல்திறனையும், உயர்-மின்னழுத்த எதிர்மின்முனைகளுடன் பரந்த அளவிலான இணக்கத்தன்மையையும் காட்டுகின்றன.

பாதுகாப்பான பேட்டரிகளை நோக்கிய ஒரு பரந்த பாதை

"எங்கள் வழிமுறை, அதிவேக மின்னேற்ற மின்கல வடிவமைப்பிற்கான ஒரு புத்தம் புதிய முன்மாதிரியை உருவாக்குகிறது. மேலும், இது முழு திட நிலை மின்கலங்கள் உட்பட, எதிர்காலத்தின் பல ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளுக்குப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படலாம்," என்று ஹான் சுட்டிக்காட்டினார். "இந்த வடிவமைப்பு உத்தியானது, மின்னேற்ற நேரத்தைக் குறைத்து, பாதுகாப்பை மேம்படுத்தி, புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மின் கட்டங்களுக்கு ஆதரவளிப்பதன் மூலம் மின்சார வாகனங்களை மேலும் நடைமுறைக்கு உகந்ததாக மாற்றும்."
முடிவாக, இந்த விகிதசாரமற்ற வடிவமைப்பு உத்தியானது, மீள் மின்னூட்ட மின்கலங்கள் எதிர்கொள்ளும் முக்கியத் தடைகளில் ஒன்றிற்குத் தீர்வு காண்பதோடு, வணிகரீதியாகத் தயாரான அதிவேக மின்னேற்ற ஆற்றல் சேமிப்புத் தொழில்நுட்பத்திற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய அணுகுமுறையையும் வழங்குகிறது.