Силикатные нанотрубки увеличат качество и срок службы аккумуляторов

Ученые из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН (Санкт-Петербург) и Филиала НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ — ИВС (Санкт-Петербург) модифицировали полипропиленовый сепаратор покрытием из синтетического слоистого гидросиликата, что позволило значительно улучшить смачиваемость и механические свойства композиционной мембраны.

Для синтеза гидросиликата авторы использовали гидротермальный процесс, позволяющий приблизиться к условиям формирования природных минералов в земной коре. Этот метод дает возможность повысить растворимость нерастворимых в обычных условиях соединений, таких как оксиды магния и кремния, за счет повышенных температуры и давления, а также различных минерализаторов (растворов солей, кислот и щелочей). В процессе перекристаллизации в устройстве, поддерживающем высокое давление (в автоклаве), сформировался уникальный по структуре силикат, слои которого склонны к самопроизвольному изгибу и сворачиванию в нанотрубки и наносвитки.

Исследователи покрыли сепаратор гидросиликатным составом, нанеся на него суспензию из наносвитков и полимерного связующего. Полученный гибридный сепаратор обладал увеличенными пределом прочности на разрыв и предельным растяжением, улучшенной смачиваемостью компонентами электролита, а также уменьшенной термической усадкой. Предложенное покрытие позволило выровнять поток ионов лития через сепаратор, обеспечить их более равномерное осаждение на аноде (одном из элементов, проводящих ток) и снизить вероятность образования литиевых дендритов — избытка лития на аноде, которое может вызвать короткое замыкание.