Российским специалистам удалось совершить настоящий переворот в конструкции литий-ионных аккумуляторов, улучшив важнейший элемент этих устройств — сепаратор. Добавляя специальные наночастицы, ученые смогли продлить срок службы батарей, обезопасить их и повысить энергоэффективность.
Проблема современности: несовершенство старых моделей
Современные литий-ионные аккумуляторы широко применяются в бытовой электронике, автомобильной промышленности и космической технике. Причина популярности этих аккумуляторов ясна: они обладают большей плотностью накопленной энергии, медленно теряют заряд и быстро восполняют запасы энергии. Тем не менее недостатки остаются серьезными: перегревы и опасность взрывов продолжают тревожить пользователей.
Одной из важнейших частей аккумуляторной системы является сепаратор — тонкий слой, разделяющий анод и катод, предотвращая короткое замыкание. Обычно сепараторами служат полимерные плёнки, изготавливаемые из полиэтилена или полипропилена. Недостатки этих материалов включают низкую термоустойчивость и плохую впитываемость электролитов, что негативно влияет на долговечность и надежность батарей.
Синтез нового композитного покрытия
Российские ученые решили данную проблему, придумав специальное покрытие для сепаратора, изготовленное на основе силиката магния. Специалисты обработали мембрану специальными материалами, усиливающими ее физические и эксплуатационные характеристики. Наночастицы силиката наносятся на поверхность сепаратора тонким слоем, укрепляя его структуру и улучшая проводящие свойства.
Процесс изготовления покрытия осуществляется методом гидротермального синтеза, имитирующего природные условия образования минералов. Мембрану покрывают раствором гидросиликата, обогащённым кислородом и водой, после чего наносят специальную смесь из уникальных наносвитков — миниатюрных листочков материала, обладающих особыми свойствами прочности и гибкости.
Такая конструкция значительно повышает стойкость к температуре, улучшает влагостойкость и предотвращает разрушение сепаратора при перегреве. В перспективе ученые намерены продолжить исследование и попытаться создать тонкослойные версии сепаратора, что сделает аккумуляторы легче и компактнее.
Доверие и энтузиазм
Эксперты высоко оценили российскую разработку. Заведующий кафедрой физической химии Алексей Салимон утверждает, что использование силикатных наночастиц существенно улучшает характеристики аккумуляторов: повышает прочность, защищает от повреждения при нагревании и поддерживает стабильность распределения ионов.
Доцент института информационных технологий Максим Дорогов выразил уверенность, что новые аккумуляторы с усовершенствованными сепараторами станут решением многих текущих проблем: батарея будет выдерживать высокие температуры, дольше сохранять ёмкость и обеспечит лучший контроль над энергией.
Будущее аккумуляторов зависит от инноваций
Российская наука сделала очередной шаг вперед, модернизировав ключевую деталь современных аккумуляторов. Внедрение нового покрытия позволит батареям служить дольше, минимизировать риски аварий и сделать их безопаснее и надежнее. Подобные нововведения играют важную роль в развитии всей электроники, транспорта и медицины, обещая лучшие устройства и технику завтрашнего дня.
Источник:
Получите бесплатный доступ к системе Техэксперт на 7 дней
Оставайтесь с нами в соц сетях!