盖世汽车讯 电动汽车和高功率电子产品的快速发展，使得对超快充电锂离子电池的需求日益增长。然而，目前的锂离子充电电池在快速充电过程中会出现严重的功率衰减，甚至可能发生灾难性故障，从而增加安全风险。这主要是由于阳极-电解质界面处的电化学不稳定性，导致电池表面出现有害的锂金属沉积，以及热稳定性较差。

近年来，高压阳极材料因其能够防止锂过度沉积和不稳定固态电解质界面层的形成，成为极具前景的替代方案。尽管高压阳极材料具有这些优势，但目前最先进的材料仍受限于离子电导率和热稳定性较差，从而降低了功率输出和长期可靠性。

图片来源：韩国国立首尔科技大学

据外媒报道，为了解决这些问题，韩国国立首尔科技大学（Seoul National University of Science and Technology）副教授Dongwook Han领导的研究团队开发出基于NASICON结构的磷酸钛锂的非化学计量比（OS）负极材料，这种材料以其卓越的结构和热稳定性而闻名。这种设计能够诱导活性材料颗粒亚表面发生自发相变，克服动力学限制，从而实现稳定的快速充电。

相关研究成果发表在期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

调控表面以促进离子流动

磷酸钛锂 (LTP) 具有钠超离子导体 (NASICON) 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路径。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，刻意提高了磷 (P) 与钛 (Ti) 的比例。这种钛的不足导致在LTP颗粒表面附近形成磷酸钛 (TPO) 区域。

这些富含TPO的区域充当了高效的动力学通道，降低了锂离子穿过阳极-电解质界面的能垒，同时在颗粒表面附近创建了快速的离子传输路径。此外，TPO框架内高度自由的P-氧 (O)-P键提供了结构灵活性，能够适应快速充电过程中发生的体积变化，从而保护NASICON结构免受不可逆损伤。

快充下表现强劲

因此，在快速充电性能的关键指标倍率能力测试中，OS LTP-碳 (OS-LTP/C) 复合阳极在10C的充电速率下仍保留了令人印象深刻的86%的初始容量，而原始LTP/C复合阳极的容量急剧下降。

该材料还表现出出色的循环稳定性，循环次数超过250次。全电池配置还表现出类似的高倍率能力以及与高压阴极的普遍兼容性。

通往更安全电池的更广阔路径

“我们的方法代表了一种设计快速充电电池的新范式，并广泛适用于包括全固态电池在内的各种未来储能系统，”Han指出。“该策略可以通过缩短充电时间、提高安全性并支持可再生能源电网，使电动汽车更具实用性。”

总而言之，这种操作系统设计策略解决了可充电电池面临的关键挑战之一，并为实现实用的超快速充电储能技术提供了一条充满希望的途径。