Твердые полимерные электролиты на основе сополимеров акрилонитрила, напечатанные методом 3D-печати FFF/FDM, для литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) имеют ключевое значение для современной электроники, особенно портативных устройств и электромобилей. Однако ограниченная гибкость конструкции современных аккумуляторов с точки зрения формы препятствует разработке источников питания нестандартных размеров для передовых применений, таких как носимая электроника и медицинские устройства. Аддитивное производство (АП), в частности послойное наплавление расплавленного полимера (fused filament fabrication, FFF), представляет собой перспективное решение, поскольку позволяет создавать аккумуляторы с заданной формой. В настоящей работе исследовано применение новых сополимеров поли(акрилонитрил-со-полиэтиленгликольметилэфиракрилата) (poly(AN-co-PEGMEA)) в качестве твердых полимерных электролитов для литий-ионных аккумуляторов, оптимизированных для 3D-печати методом FFF. Сополимеры синтезировали при различных соотношениях AN:PEGMEA и систематически характеризовали их физические, термические и электрохимические свойства. Установлено, что соотношение компонентов 6:1 в сополимере poly(AN-co-PEGMEA) обеспечивает оптимальный баланс между пригодностью к печати и ионной проводимостью. Успешная экструзия филаментов и последующая 3D-печать конструкций сложной формы демонстрируют потенциал этих материалов для аккумуляторов следующего поколения. Добавление сукцинонитрила (SCN) в качестве пластификатора значительно повысило ионную проводимость и числа переноса катионов лития, что делает данные сополимеры пригодными для практического применения. Эта работа демонстрирует перспективность объединения химии полимеров с аддитивным производством для создания новых возможностей в разработке и функциональности литий-ионных аккумуляторов.