O rápido avance dos vehículos eléctricos e dos dispositivos electrónicos de alta potencia impulsou a crecente demanda de baterías de ións de litio de carga ultrarrápida. Non obstante, as baterías recargables de ións de litio actuais sofren unha grave perda de potencia durante os procesos de carga rápida e poden incluso provocar fallos catastróficos, o que aumenta os riscos de seguridade. Isto orixínase principalmente pola inestabilidade electroquímica na interface ánodo-electrólito, o que provoca unha deposición nociva de metal-litio na superficie da batería e unha mala estabilidade térmica.
Nos últimos anos, os materiais ánodos de alta tensión convertéronse en alternativas moi prometedoras para inhibir a deposición excesiva de litio e a formación de capas inestables de interfase electrolítica sólida (SEI). A pesar destas vantaxes, os materiais de última xeración aínda están limitados por unha condutividade iónica e unha estabilidade térmica insatisfactorias, o que debilita a potencia de saída e a fiabilidade a longo prazo.
Segundo informes de medios estranxeiros, para resolver estes problemas, un equipo de investigación dirixido polo profesor asociado Dongwook Han da Universidade Nacional de Ciencia e Tecnoloxía de Seúl desenvolveu un material de ánodo de fosfato de litio e titanio non estequiométrico (OS) cunha estrutura de tipo NASICON. Este material é coñecido pola súa excepcional estabilidade estrutural e térmica. O deseño pode inducir a transformación de fase espontánea baixo a superficie das partículas de material activo para romper as restricións cinéticas e lograr un rendemento de carga rápida estable.
Publicáronse resultados de investigación relevantes na revista Advanced Functional Materials.
Modulación superficial para o transporte acelerado de ións
O fosfato de litio e titanio (LTP) posúe unha estrutura de tipo condutor superiónico de sodio (NASICON), que presume dunha estabilidade estrutural e térmica excepcional, así como de canles de difusión rápida de ións de litio. Para aproveitar o seu potencial a grande escala, os investigadores adoptaron unha estratexia de deseño fóra da estequiometría e aumentaron deliberadamente a proporción de fósforo (P) con respecto ao titanio (Ti). Esta composición deficiente en titanio xera dominios de fosfato de titanio (TPO) preto da superficie das partículas LTP.
Estas rexións ricas en TPO actúan como canles cinéticas de alta eficiencia, reducindo a barreira enerxética para o transporte de ións de litio a través da interface ánodo-electrólito e construíndo vías rápidas de transferencia de ións preto das superficies das partículas. Ademais, as ligazóns P-O-P altamente flexibles dentro da estrutura do TPO proporcionan flexibilidade estrutural para adaptarse á variación do volume durante os ciclos de carga rápida e protexen a estrutura tipo NASICON contra danos irreversibles.
Rendemento robusto en circunstancias de carga rápida
En consecuencia, nas probas de capacidade de velocidade, o indicador vital que avalía a capacidade de carga rápida, o ánodo composto OS-LTP-carbono (OS-LTP/C) mantivo un notable 86 % da súa capacidade inicial a unha velocidade de carga de 10 °C, mentres que a capacidade do ánodo composto LTP/C impecable diminuíu drasticamente.
Este material tamén ofrece unha excelente estabilidade cíclica despois de máis de 250 ciclos. As configuracións de cela completa mostran un rendemento de velocidade similarmente elevado e unha ampla compatibilidade con cátodos de alta tensión.
Un camiño máis amplo cara a baterías máis seguras
«O noso método crea un paradigma totalmente novo para o deseño de baterías de carga rápida e pódese aplicar amplamente a múltiples sistemas de almacenamento de enerxía futuros, incluídas as baterías de estado sólido», sinalou Han. «Esta estratexia de deseño pode facer que os vehículos eléctricos sexan máis prácticos ao acurtar o tempo de carga, mellorar a seguridade e ofrecer apoio ás redes eléctricas de enerxía renovable».
En conclusión, esta estratexia de deseño non estequiométrica aborda un dos principais obstáculos aos que se enfrontan as baterías recargables e ofrece unha proposta prometedora para a tecnoloxía de almacenamento de enerxía de carga ultrarrápida lista para o mercado.
Data de publicación: 07-08-2026