Российские ученые нашли способ оптимизировать и удешевить отечественное производство литийионных аккумуляторов (энергоемкие литий-ионные аккумуляторы в России пока не производятся). Речь идет о полимерных пленках-сепараторах. Специалисты создали физико-математическую модель для прогноза поведения полимеров в различных растворах. Новая методика позволяет подбирать пары "полимер – растворитель" при создании литийионных батарей всего по двум параметрам. Ранее для этого требовалось 15 параметров.
В пресс-службе Минобрнауки России в четверг, 18 мая, сообщили, что исследование выполнено на базе совместных разработок с зарубежными учеными. В одном из исследований иностранные специалисты синтезировали полипропиленовые пленки-сепараторы в литий-ионных аккумуляторах, а также провели эксперименты по изучению их набухания и механических свойств в растворителях. По словам заведующей лабораторией математического и компьютерного моделирования наноструктур Череповецкого государственного университета (ЧГУ) Ольги Максимовой, иностранные коллеги не могли понять, почему во многих растворителях происходит снижение механических свойств ("размягчение") сепаратора. А с другой стороны, в некоторых растворителях этот же сепаратор сохраняет свои механические свойства или, наоборот, улучшает их, добавила она.
Выяснить это смогли ученые из Череповецкого государственного университета. Специалистам удалось разработать и испытать универсальную модель для быстрого подбора совместимости растворов и полимеров всего по двум дополнительным параметрам. Уточняется, что теперь это возможно сделать благодаря коэффициенту набухания пленки и показателю взаимодействия Флори – Хаггинса для конкретной пары "полимер – раствор".
Сотрудник лаборатории ЧГУ Владислав Егоров подчеркнул, что первый параметр измерялся в результате помещения нужного полимера всего в два раствора вместо 15, как приходилось делать химикам прежде. "А второй параметр просто рассчитывается исходя из химического строения полимера и растворителя", – сказал он. Егоров также добавил, что этот метод в перспективе дает возможность реализовать отечественное производство литийионных аккумуляторов на российском полимерном сырье. Это, по его словам, позволит освободить производство от импорта полипропиленовых пленок из США, Китая и других стран.
В дальнейшем ученые выполнить расчеты значений параметров Флори – Хаггинса для пары "полимер – растворитель", а также создать отечественную программную часть модели.
Полимерные пленки-сепараторы предотвращают короткое замыкание между анодом и катодом батареи. Пленки для литийионных аккумуляторов должны быть механически надежными и стабильными в условиях работы батареи. Они также должны выдерживать агрессивное воздействие растворителя, который входит в состав электролита аккумулятора.