Новый вариант мембраны для литий-ионных и литий-серных аккумуляторов разработали ученые из Института химии твердого тела УрО РАН и Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Новые и мобильные источники энергии» при Институте проблем химической физики РАН. Исследование свойств этой мембраны показало перспективность ее реального применения.
Литий-ионные аккумуляторы
Литий-ионные аккумуляторы почти приблизились к своим предельным характеристикам. Сейчас многие пытаются улучшить системы по всем компонентам батарей. Мембрана — один из этих компонентов.
Литий-ионный аккумулятор состоит из катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге. Они разделены пропитанными электролитом пористыми сепараторами — мембранами. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который внедряется в кристаллическую решетку других материалов, образуя с ними химическую связь.
Что предлагают ученые?
Новые научные работы Центра компетенций НТИ по новым и мобильным источникам энергии по коммуникации посвящены сведению электролита и мембраны в один комплекс. Такие мембраны должны стать основой более безопасных аккумуляторов.
В современных химических источниках тока (литий-ионные аккумуляторы, водородные топливные элементы) используется мембрана Nafion. Она является сепаратором, пропускающим ионы лития.
Использование растворителей для набухания мембраны позволяет использовать этот комплекс одновременно и как электролит, и как сепаратор.
Исследователи предложили модифицировать структуру мембраны так называемым пластификатором. В итоге мембрана поглощает растворитель, но и остается хорошим проводником.
Такая мембрана, которую ученые назвали Li-Nafion, может быть перспективна для использования в качестве полимерного электролита при разработке нового поколения литий-ионных аккумуляторов с повышенной безопасностью.
Алексей Паевский, заместитель руководителя Центра компетенций НТИ:
«Насколько они будут безопаснее существующих, зависит и от качества остальных материалов, которые используются в аккумуляторе, от их характеристик. Если остальные материалы будут качественными, то, скорее всего, возгораний батареи благодаря новой мембране будет меньше».