В Миланском политехническом институте испытали фторидную мембрану для батарей
Квазитвердый полимерный электролит показал проводимость 1,3 × 10⁻³ См/см при комнатной температуре и выдержал более 50 циклов в дисковом элементе.
Инженеры кафедры химии, материалов и химической технологии Миланского политехнического института разработали квазитвердый полимерный электролит для фторид-ионных аккумуляторов, сообщает журнал Energy Storage Materials. Предложенная система функционирует при комнатной температуре, устраняя ограничение предыдущих разработок, требовавших нагрева до 100–150 °C для поддержания проводимости. В ходе лабораторных тестов прототип успешно отработал более 50 циклов заряда и разряда в дисковом корпусе типа coin cell sciencedirect.com
Energy storage materialssciencedirect.comОткрыть источник ↗.
Фторид-ионные источники тока рассматриваются в качестве альтернативы литиевым аккумуляторам благодаря негорючести и распространенности фтора. Развитие технологии сдерживалось низким переносом ионов в твердых электролитах при стандартных температурах. Исследователи синтезировали фторидообменную мембрану на базе перфторсульфонамидного иономера с тетраалкиламмониевыми функциональными группами. Проводимость полимерной матрицы повысили за счет контролируемого набухания в смеси растворителей из 1,3-диоксолана и диметилсульфоксида.
Механизмы переноса и проводимость
Моделирование методом молекулярной динамики показало, что полярный диметилсульфоксид способствует эффективному набуханию мембраны и облегчает перемещение ионов фтора внутри полимерной сетки. По данным электрохимической импедансной спектроскопии, ионная проводимость полученной мембраны достигла 1,3 × 10⁻³ См/см при комнатной температуре. Авторы разработки отметили, что теоретическая энергоемкость подобных систем составляет около 600 Вт·ч/кг против 150–250 Вт·ч/кг у стандартных литий-ионных батарей.
Испытания электродов
Стабильность и обратимость электролита проверили методом гальваностатического циклирования на электродах из свинца и дифторида свинца. В ячейках зафиксировали обратимые процессы фторирования и дефторирования при напряжении ±0,8 В и плотности тока 0,1 C sciencedirect.com
Energy storage materialssciencedirect.comОткрыть источник ↗. По сообщению разработчиков, негорючая квазитвердая мембрана сохраняет работоспособность без внешнего подогрева, что открывает путь к созданию твердотельных фторидных аккумуляторов для практического применения.
