Химики исследовали свойства перспективной мембраны для нового поколения аккумуляторов

Ученые из Института химии твердого тела УрО РАН и Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» при Институте проблем химической физики РАН предложили новый вариант мембраны для литий-ионных и литий-серных аккумуляторов. Исследование свойств этой мембраны показало перспективность ее реального применения. Статьи, посвященные новой работе, опубликованы в журналах Polymers и Electrochemical Acta.

Созданная в 1960-х годах перфторированная ионообменная мембрана Nafion и ее производные после появления современных химических источников тока (литий-ионные аккумуляторы, водородные топливные элементы и так далее) стала одним из главных компонентов подобных устройств. В аккумуляторах мембрана работает сепаратором, пропускающим ионы лития, а использование дипольных апротонных растворителей для набухания мембраны позволяет использовать этот комплекс одновременно и как электролит, и как сепаратор.

В новой работе исследователи предложили использовать для модификации наноструктуры мембраны Li-Nafion, в которой существуют аморфная и кристаллическая фазы бинарным пластификатором, содержащим нелетучий высококипящий этиленкарбонат (EC) и сульфолан (SL).

Использование различных методов исследования показало, что насыщение мембраны таким пластификатором приводит к переорганизации ее аморфной структуры, при этом кристаллические области остаются практически неизменными, и даже при очень высоком поглощении растворителя мембрана демонстрирует очень хорошие показатели проводимости.

«Мембрана Li-Nafion, пластифицированная EC/SL, может быть перспективна для использования в качестве полимерного электролита при разработке нового поколения литий-ионных аккумуляторов с повышенной безопасностью», – заключают в своей работе авторы.

Текст: Алексей Паевский

Istomina, A.S.; Yaroslavtseva, T.V.; Reznitskikh, O.G.; Kayumov, R.R.; Shmygleva, L.V.; Sanginov, E.A.; Dobrovolsky, Y.A.; Bushkova, O.V. Li-Nafion Membrane Plasticised with Ethylene Carbonate/Sulfolane: Influence of Mixing Temperature on the Physicochemical Properties. Polymers 2021, 13, 1150. https://doi.org/10.3390/polym13071150

Sanginov, E. A., Borisevich, S. S., Kayumov, R. R., Istomina, A. S., Evshchik, E. Y., Reznitskikh, O. G., … Bushkova, O. V. (2021). Lithiated Nafion plasticised by a mixture of ethylene carbonate and sulfolane. Electrochimica Acta, 373, 137914. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.137914