Силикатные нанотрубки повысят качество аккумуляторов

В современных устройствах — от мобильных телефонов до космического оборудования — используются литий-ионные аккумуляторы. Плотность накапливаемой энергии у них выше, чем у аналогов (например, никель-кадмиевых аккумуляторов), а потому они медленнее разряжаются, быстрее заряжаются и, кроме того, меньше весят. Однако, несмотря на многие достоинства, литий-ионные аккумуляторы склонны к перегревам, а при определенных обстоятельствах могут даже взорваться. Безопасность аккумулятора обеспечивают сепараторы — элементы, которые разделяют положительно и отрицательно заряженные части аккумулятора. Сейчас их делают в основном из пористых пленок полимеров, чаще всего полиэтилена и полипропилена. Их недостаток в том, что при нагревании выше 120 °C они склонны к усадке, то есть к уменьшению размеров, а это может привести к выходу аккумулятора из строя. Кроме того, они плохо смачиваются полярными растворителями, составляющими основу жидкого компонента аккумулятора. Это ухудшает перемещение ионов, которое обеспечивает работу устройства.

Петербургские ученые из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН и филиала НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ — ИВС 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 (автоклаве), сформировался уникальный по структуре силикат, слои которого склонны к самопроизвольному изгибу и сворачиванию в нанотрубки и наносвитки.