首尔科技大学开发出一种新型超快速充电电池策略，以防止有害锂沉积

电动汽车和高功率电子设备的快速发展推动了对超快充电锂离子电池日益增长的需求。然而，目前的锂离子充电电池在快速充电过程中存在严重的功率衰减，甚至可能导致灾难性故障，从而带来安全隐患。这主要源于阳极-电解质界面处的电化学不稳定性，导致有害的金属锂沉积在电池表面，并造成电池热稳定性差。
近年来，高压负极材料因其能够抑制锂过度沉积和形成不稳定的固体电解质界面（SEI）层，成为极具前景的替代方案。尽管具有这些优势，但目前最先进的材料仍受限于不尽如人意的离子电导率和热稳定性，这削弱了功率输出和长期可靠性。

据外媒报道，为解决这些问题，首尔科技大学韩东旭副教授领导的研究团队开发了一种非化学计量比（OS）的NASICON型结构磷酸钛锂负极材料。这种材料以其优异的结构和热稳定性而闻名。该设计能够诱导活性材料颗粒表面下发生自发相变，从而突破动力学限制，实现稳定的快速充电性能。
相关研究成果已发表在《先进功能材料》杂志上。

表面调制加速离子传输

磷酸钛锂（LTP）具有钠超离子导体（NASICON）型结构，该结构具有优异的结构和热稳定性以及快速的锂离子扩散通道。为了充分发挥其潜力，研究人员采用了一种非化学计量比设计策略，并有意提高了磷（P）与钛（Ti）的比例。这种缺钛组成会在LTP颗粒表面附近生成磷酸钛（TPO）区域。
这些富含TPO的区域可作为高效的动力学通道，降低锂离子跨越阳极-电解质界面的传输能垒，并在颗粒表面附近构建快速离子传输路径。此外，TPO框架内高度灵活的P-O-P键赋予结构灵活性，使其能够适应快速充电循环过程中的体积变化，并保护NASICON型结构免受不可逆损伤。

快速充电环境下的稳定性能

因此，在倍率性能测试中，作为评估快速充电能力的关键指标，OS-LTP-碳（OS-LTP/C）复合阳极在10C充电倍率下仍保持了其初始容量的86%，而原始LTP/C复合阳极的容量则急剧下降。
这种材料在超过250次循环后仍表现出优异的循环稳定性。全电池结构同样展现出卓越的倍率性能，并与多种高压正极材料具有良好的兼容性。

通往更安全电池的更广阔路径

韩教授指出：“我们的方法为快速充电电池设计创造了一种全新的范式，可广泛应用于包括全固态电池在内的多种未来储能系统。这种设计策略能够缩短充电时间，提高安全性，并为可再生能源电网提供支持，从而使电动汽车更具实用性。”
总之，这种非化学计量设计策略解决了可充电电池面临的核心障碍之一，并为商业化的超快速充电储能技术提供了一种有前景的方法。