Полимеры для натрий-ионных аккумуляторов — безопасный
и гибкий электролит

«Это вам не лабораторная работа»^©

Наша команда

Умнейшие люди, которые работали над этим проектом 3 недели

Руководительница проекта

Любовь Шмыглева

Анна Лочина

Ассистентка

Химик-технолог

Кирилл Швед

Илья Кондратов

Инженер-технолог

Инженер-тестировщик

Роман Фролов

Арина Кузьмина

Химица-аналитица

Инженер-исследователь

Всеволод Курилин

Екатерина Шевелева

Стажерка-дизайнерка

Проблема Литий-ионных аккумуляторов

Na+

Li+

400

70 000

Количество
в земной коре (мг/кг)

Цена ($/тонна)

23 000

Литий-ионные аккумуляторы очень популярны, но добыча лития — сложный и дорогостоящий процесс.

Мы предлагаем использовать вместо них натрий-ионные аккумуляторы. Натрий более распространён и доступен как элемент, а производство — более экономичное.

Преимущества натрий-ионных аккумуляторов

Na+

Высокая экологическая устойчивость

Термическая стабильность

Долговечность

Стоимость

Высокая скорость ионов

Доступность

Недостатки жидкого электролита

В основном в аккумуляторах используются жидкие электролиты, потому что они обладают высокой проводимостью, но они текучи, летучи, коррозионно активны, поэтому небезопасны.

Почему мы выбрали полимерный электролит?

Полимерные электролиты отличаются низкой стоимостью и не нуждаются в сепараторе. Они не только безопасны, но и дают возможность создавать гибкие устройства. Утечки электролита исключены.

В результате использования жидких электролитов происходят различные трагедии и инциденты...

Цель проекта:

Получение прототипа натрий-ионного аккумулятора с полимерным электролитом

Задачи:

Знакомство с устройством, материалами и принципом работы аккумуляторов

Получение полимерного электролита и изучение его свойств

Сборка и тестирование аккумулятора

Исследовали полученный электролит

Воспользовались методами ИК-спектроскопии, ДСК, спектроскопии импеданса

Очистили мембрану, перевели в Na⁺ форму, насытили апротонными растворителями (этиленкарбонат, сульфолан, их смесь 1:1)

Подготовили полимерный электролит

Провели анализ на СЭМ, ПЭМ, АСМ

Изучили электродные материалы

мы усердно работали 3 недели

Собрали и протестировали аккумулятор

Аккумулятор монеточного вида CR-2032 с полученным полимерным электролитом

НАШи ИССЛЕДОВАНИЯ

Положительный электрод

Состав активного материала: Na_xMn_yCo_1-yO₂
Удельная теоретическая емкость: 128 мАч/г
Частицы дискообразной формы диаметром 3-5 мкм

отрицательный электрод

Состав активного материала: Na₂Ti₃O₇
Удельная теоретическая емкость: 175 мАч/г
Частицы имеют неравномерное распределение по размерам

сборка аккумулятора

Мы собрали аккумулятор монеточного типа CR-2032 с полученным электролитом и вышеупомянутыми электродами. Сборка проводилась в сухом боксе, наполненном аргоном для создания инертной атмосферы. Порядок сборки представлен на схеме.