Исследователи в физико-химических и производственных лабораториях разных стран работают над проблемами стабильности и надежности литий-ионных аккамуляторов при различных внешних условиях

Основной причиной выхода их из строя является, прежде всего, дневное «старение» полимерных пленок-сепараторов.

Сейчас без литий-ионных аккумуляторов не обойтись в промышленности и в быту, они отличаются возможностью более длительное время работать без подзарядки. Впервые добиться данного эффекта удалось фирме “Sony” более 20 лет назад, применив многослойную пористую полипропиленовую пленку-сепаратор, разделяющую электроды. Основным крупным производителем полипропиленовых сепараторов является Китай и западноевропейские страны, которые в настоящее время «заморозили» все поставки сепараторов ввиду санкций.

Сотрудники кафедры физики Череповецкого государственного университета, проанализировав сведения из множества зарубежных источников, составили полную базу измеренных и рассчитанных механических свойств полипропиленовых пленок-сепараторов, помещенных в различные электролиты. На основе полученных данных заведующий кафедрой физики, доктор физико-математических наук, профессор Андрей Владимирович Максимов за последний год создал общую теорию механических свойств для любых пористых полимерных пленок, находящихся в разных растворителях.

Основные результаты этих исследований, проведенных сотрудниками кафедры физики и лаборатории математического и компьютерного моделирования наноструктур ЧГУ, вошли в материалы двух статей, подготовленных для международных журналов Американского химического общества (ACS), входящих в базы цитирования Web&Science и Scopus.

Позже выяснилось, что практическим следствием этой теории является возможность разработки универсального алгоритма подбора оптимального электролита не только для полипропиленовой, но и для любой полимерной пленки.

Этот подбор можно сделать не за счет «слепого» перебора множества растворителей для заданной пленки, а с помощью специальной программы, разработанной в лаборатории математического и компьютерного моделирования наноструктур ЧГУ. В оптимальном электролите «мокрая» полимерная пленка будет сохранять механические свойства сухой пленки, но уже не будет деформироваться в растворителе, что как раз и приводит к долгосрочной эксплуатации ЛИА.

Этот инновационный алгоритм профессор Максимов вместе с сотрудниками предполагает запатентовать в России и внедрить на базовом предприятии АО «Энергия» (г. Елец), занимающемся разработкой технологий производства российских литий-ионных аккумуляторов на основе других полимерных пленок-сепараторов.

«Новое научное направление исследований на кафедре физики с интересным практическим выходом настолько увлекло меня, что в следующем учебном году я даже собираюсь закончить преподавательскую деятельность и полностью переключиться на исследовательскую работу в лаборатории для создания подобных проектов», – отметил Андрей Владимирович.

Вторую комплексную проблему при создании отечественных ЛИА – проблему замещения ионов лития другими ионами – предполагается решать в ближайшем будущем в лаборатории математического и компьютерного моделирования наноструктур ЧГУ, сообщает пресс-служба университета.

«Если каждый российский ученый: физик, химик или программист сможет подключиться к решению какой-нибудь задачи даже в этой проблеме по реализации импортозамещения ЛИА, то в этом и будет заключаться его патриотизм в непростое для России время», – подчеркивает ученый.

На фото - Андрей Максимов