Электрохимическая стабильность волокнистых сепараторов из переработанных стаканов из полиэтилентерефталата в литиевых аккумуляторах

Аннотация

В данном исследовании предложен экологически эффективный подход к использованию отходов полиэтилентерефталата (ПЭТ), полученных из использованных одноразовых стаканов, для изготовления сепараторных мембран методом электроспиннинга. Полученные мембраны характеризуются однородной бездефектной нановолокнистой структурой, высокой пористостью и взаимосвязанной архитектурой, что обеспечивает эффективное поглощение электролита и быстрый транспорт ионов. Переработанная ПЭТ-мембрана продемонстрировала более высокую термическую стабильность по сравнению с коммерческим Celgard 2400: структурная целостность сохранялась без усадки вплоть до 190 °C. Кроме того, по данным электрохимической импедансной спектроскопии ее ионная проводимость была примерно в четыре раза выше (3,15×10^-1 См·см^-1), а объемное сопротивление существенно ниже. Однако электрохимическая стабильность ПЭТ-сепаратора существенно зависит от типа электролита: эфирные системы вызывают выраженную нестабильность, тогда как карбонатные электролиты обеспечивают относительно более высокую, но все же ограниченную стабильность. В результате, ПЭТ-сепаратор продемонстрировал стабильную работу в полуэлементах с катодом LiFePO₄, однако его применение в системах с графитовым анодом и литий-серными аккумуляторами оказалось ограничено из-за межфазной нестабильности. В целом результаты подтверждают, что переработанный ПЭТ является перспективным и экологически безопасным материалом для создания сепараторных мембран с высокой термической стабильностью и эффективным ионным транспортом. Вместе с тем для его широкого применения в современных аккумуляторных системах необходима дальнейшая оптимизация межфазной химии и совместимости с электролитами.