Ученые Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта разрабатывают технологию производства сепараторов из поливинилиденфторида (ПВДФ). Этот полимер способен сделать современные литий-ионные батареи мощнее и безопаснее.
Как отмечают исследователи, современным гаджетам и электромобилям для эффективной работы нужны аккумуляторы с высокой мощностью. Чтобы повысить рабочее напряжение ячейки, производители переходят на новые материалы катодов, анодов и сепараторов. Обычные сепараторы с этим не справляются — при перегреве они деформируются, а под высоким напряжением разрушаются. Это приводит к коротким замыканиям и возгораниям.
Сепаратор — это тонкая мембрана внутри батареи, которая выдерживает нагрев до 150 градусов. Она играет ключевую роль: обеспечивает свободный поток ионов лития между катодом и анодом и предотвращает замыкание. С ростом популярности электротранспорта и электроники спрос на высококачественные сепараторы значительно увеличивается.
Коллектив НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ им. И. Канта предложил создавать сепараторы из специального полимера ПВДФ, который способен решить проблему за счет своих физических свойств.
По словам научного сотрудника НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» Петра Ершова, для эффективного транспорта ионов в аккумуляторе поры в ПВДФ-мембранах должны быть размером в несколько микрон.
«Материал выдерживает нагрев до 150 градусов, — напомнил ученый. — Ранее мы разработали технологию контроля пористости и достигли значений пористости более 50%. Такая архитектура обеспечивает быструю передачу заряда и долговечность материалу. У нас уже есть уникальный опыт изготовления тонких мембран, где можно точно настраивать размер и структуру пор. Сейчас технология находится на стадии лабораторных испытаний: команда тестирует работоспособность сепараторов в реальных ячейках формата CR2032».
Проект направлен на замещение импортных компонентов в российских системах накопления энергии. По словам специалистов, технологию можно будет интегрировать в существующие производственные линии. Это позволит быстро перейти от лабораторных исследований к промышленному выпуску высоковольтных аккумуляторов в партнерстве с крупными предприятиями.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
Фото предоставлено БФУ им. И. Канта / Петр Ершов
