Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии получения наноструктурированных мембран используемых в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи

Номер контракта: 14.577.21.0189

Руководитель: Сергеева Екатерина Александровна

Должность: профессор

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
нанопористые материалы, сепаратор, аккумуляторная батарея, модификация, низкотемпературная плазма, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, шнековая экструзия, анизотропия, структурообразование, наноструктура, молекулярная масса, сферолит, фибрилл, гомогенизация, пористость, износостойкость, степень кристалличности, температура плавления, предел упругости, ударная вязкость, модуль упругости, прочность, относительное удлинение, изостат, композиционные материалы, коэффициент трения, износостойкость, рециркуляция, гомогенный катализ, нефтехимия, органический синтез, энергетика, химическая промышленность.

Цель проекта:
Создание наноструктурированных мембран, используемых в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи на основе полимерных материалов, в том числе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с общей пористостью селективного слоя не менее 30 % и превосходящих по проницаемости, как минимум в 1,5 раза существующие аналоги. Производство отечественных сепараторов нового поколения решит вопрос по импортозамещению на Российских предприятиях, изготавливающих аккумуляторные батареи.

Основные планируемые результаты проекта:
Научно-техническими результатами, планируемыми к получению при выполнении ПНИЭР будут являться:
Результаты интеллектуальной деятельности, способные к правовой охране:
-заявки на изобретения новых наноструктурированных мембран, используемых в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи и способы их получения;
-заявки на полезные модели устройств по получению новых наноструктурированных мембран, используемых в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи.
Нормативно-техническая документация:
-Программа и методики экспериментальных исследований по модификации наноструктурированных мембран, используемых в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи неравновесной низкотемпературной плазмой;
-Лабораторный технологический регламент на процесс модификации наноструктурированных мембран, используемых в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи неравновесной низкотемпературной плазмой;
-Разработка Технического условия на сепаратор аккумуляторной батареи на основе наноструктурированной мембраны.
-Проект ТЗ на ОТР по созданию промышленного производства наноструктурированных мембран, используемых в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи с использованием высокопроизводительного современного оборудования.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Научная проблема, решаемая в рамках ПНИЭР, связана с разработкой принципов и методов управления структурой блочного СВМПЭ и получения наноструктурированных мембран с заданным и уникальным набором физико-химических свойств, в том числе превышающих мировой уровень, с использованием непрерывного процесса экструзионного формования и плазменной модификации.
С использованием новых технологических решений будут впервые получены наноструктурированные мембраны, используемые в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи со следующими техническими характеристиками превосходящие мировые аналоги:
- толщина пленки: 20 - 50 мкм;
- диаметр пор: 50 - 100 нм;
- объемная пористость: 50 - 70%;
- относительное электросопротивление: 3 - 5 Ом*см;
- сопротивление разрыву: >50 кгс/см2;
- высокая химическая стойкость;
- достаточная механическая прочность и эластичность;
- малое значение электросопротивления в электролите, не более 5 Ом*см;
- способность быстро пропитываться электролитом;
- минимальная гигроскопичность при длительном хранении;
- постоянство физико-химических свойств.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Наибольшее распространение в мире получили свинцово-кислотные аккумуляторы. Свыше 90% производимых в России аккумуляторов относятся к данному типу. В мировой структуре производства аккумуляторных батарей доля свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 85%.
На протяжении многих лет производства аккумуляторных батарей в России применялись сепараторы мипласт и мипор отечественного производства, которая в силу ряда причин было прекращено. В настоящее время производство наиболее современных и самых востребованных типов сепараторов на основе полиэтилена в России отсутствует. Отечественные предприятия производящие аккумуляторы используют сепараторы зарубежного производства: "Daramic" (Франция), "Entek" (Великобритания), "Celgard" (США), "Anpei" (КНР). Создание сепаратора нового поколения на основе полимерных материалов, в том числе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, обладающего уникальными свойствами, является актуальным в развитии технологии изготовления химических источников тока.

Текущие результаты проекта:
- проведен сравнительный анализ современных технологий получения наноструктурированных мембран, используемых в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи.
- обоснован выбор метода изготовления полимерной пленки, используемой в качестве основы наноструктурированной мембраны для сепаратора аккумуляторной батареи.
- обоснован выбор метода получения наноструктурированной мембраны, используемой в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи.
- проведены теоретические и экспериментальные исследования процесса получения наноструктурированных полимерных мембран используемых в качестве сепаратора для аккумуляторной батареи.
- проведены маркетинговые исследования с целью изучения реализации сепараторов для аккумуляторных батарей на основе наноструктурированных мембран.
- проведены патентные исследования.
- обоснован выбор современных методов переработки и модификации полимерных материалов, в том числе СВМПЭ.
- проведена оптимизация и моделирование параметров плазменной модификации полимерных материалов, в том числе СВМПЭ.
- разработана проектная документация на экспериментальный участок по изготовлению пленочных материалов.