Получение твердофазных электролитов на основе полимерных композитов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Гуменный Игорь Владимирович

• Гуменный Игорь Владимирович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Гуменный Игорь Владимирович

Обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Принципы работы литий-ионных батарей

1.2 Полимерный электролит-сепаратор

1.3 Классификация полимерных электролитов

1.3.1 Твердый полимерный электролит

1.3.2 Гель-полимерный электролит

1.3.3 Композитные полимерные электролиты

1.4 Требования, предъявляемые к матрице полимерного электролита

1.5 Полимерные матрицы для ТПЭ

1.5.1 Полиэтиленоксид

1.5.2 Поливинилиденфторид

1.5.3 Сополимер винилиденфторида и гексафторпропилена

1.5.4 Полиакрилонитрил

1.5.5 Полиметилметакрилат

1.6 Ионная проводимость в полимерных электролитах

1.6.1 Механизм ионной проводимости

1.6.2 Ионная проводимость в полимерах

1.6.3 Композитные полимерные электролиты

1.6.4 Роль наполнителей

1.6.5 Кислотно-щелочной эффект Льюиса

1.7 Реологические свойства и проводимость полимерных электролитов

1.8 Выводы из обзора литературы

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы

2.2.1 Приготовление растворов

2.2.2 Реология

2.2.3 Получение композитных пленок

2.2.4 Аналитическая электронная микроскопия

2.2.5 ИК-спектроскопия

2.2.6 Рентгенофазовый анализ

2.2.7 Механические свойства

2.2.8 Диэлектрическая спектроскопия

2.2.9 Электрохимия

Глава 3 Экспериментальная часть

3.1 Реология

3.1.1 Решение методических проблем

3.1.2 Вязкость растворов полисульфона в N-метилпирролидоне

3.1.3 Реологические свойства композитных систем

3.2 Морфология и структура композиций

3.2.1 Распределение частиц оксида титана в полимерной матрице

3.2.2 Морфология смесей, образующаяся при их смешении и течении

3.2.3 Межмолекулярные взаимодействия в смесевых композициях

3.3 Электрофизические характеристики полимерного композитного электролита

3.3.1 Получение композитных пленок-электролитов

3.3.2 Механические свойства

3.3.4 Электрохимические свойства композитных пленок

Заключение

Основные результаты и выводы

Список литературы

Обозначения и сокращения

ВЛФ - модель Вильямса-Ландела-Ферри

ГПХ - гель-проникающая хроматография

ГФП - гексафторпропилен

ГПЭ - гель-полимерный электролит

ДК - диметилкарбонат

ДМСО - диметилсульфоксид

ДМФ - диметилформамид

ИК-спектроскопия - инфракрасная спектроскопия

КМЦ - карбоксиметилцеллюлоза

КПЭ - композитный полимерный электролит

ПАН - полиакрилонитрил

ПВДФ - поливинилиденфторид

ПВДФ - ГФП - сополимер винилиденфторида и гексафторпропилена

ПВХ - поливинилхлорид

ПК - пропиленкарбонат

ПММА - полиметилакрилат

ППК - полипропиленкарбонат

ПСФ - полисульфон

ПТР - показатель текучести расплава

ПЭО - полиэтиленоксид

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия ТГА - термогравиметрический анализ ТПЭ - твердый полимерный электролит ФТФ - модель Фогеля-Таммана-Фалчера

ЭДС - энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия ЭК - этиленкарбонат

ЭИС - электрохимическая импедансная спектроскопия

LCP - жидкокристаллический полимер

N-МП - N-метилпирролидон

SEI - граница раздела электрод-электролит

YSZ - стабилизированный оксидом иттрия диоксид циркония

А - площадь поверхности

В - энергия псевдоактивации проводимости

Сь - геометрическая емкость

CD - емкость двойного электрического слоя

С - емкость образца

С - константа, определяемая взаимодействием ион-растворитель D - диаметр капилляра

D - коэффициент диффузии носителей заряда в электролите

d - толщина пленки

Еа - энергия активации

F(i) - содержание фазы в ИК-спектре

Gg - модуль упругости в области стеклования

h - высота зазора ракеля

Н0 - толщина зазора ракеля

кв - константа Больцмана

I - толщина электролита

L - длинна капилляра

LiTFSI - соль бис(трифторметансульфонил)имидного лития

Мп - среднечисленная молекулярная масса

- средневесовая молекулярная масса щ - концентрация носителей заряда в электролите РЕ-1 - высокомолекулярный линейный полиэтилен РЕ-2 - низкомолекулярный линейный полиэтилен Q - объемный расход Ит - коэффициент разделения Яь - сопротивление электролита Ьср - среднее время деформирвоания Т - температура

Тд - температура стеклования полимера Т0 -температура приведения в моделях Та - абсолютная температура

- заряд носителей г - радиус иона

V - скорость движения траверсы

AV - разность потенциалов

2 -импеданс ячейки

Ъъ - объемный импеданс

ZD - импеданс двойного электрического слоя

ат - коэффициент смещения (приведения)

Л - молярная проводимость

Лист - молярная проводимость свободного иона

% - статическая диэлектрическая проницаемость

г' - диэлектрическая проницаемость г" - диэлектрические потери ц - эффективная вязкость Лт1сго - микроскопическая вязкость

- подвижность носителей заряда в электролите а - проводимость электролита тг - время движения иона внутри одной цепи т2 - время релаксации полимерной цепи т3 - время перехода иона между цепями полимера т3 - время структурной релаксации та - время релаксации проводимости а - проводимость электролита

штах - частота, соответствующая максимуму диэлектрических потерь

- частота релаксации макроскопической проводимости

- частота переходов

Хкр - общая степень кристалличности

Хр - содержание ^-фазы

Введение

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности

Вторичные источники питания - одно из важнейших направлений в технологии химических источников тока, которое позволяет накапливать, хранить и использовать энергию для широкого спектра применений - от портативной электроники до электрических транспортных средств. Среди большого разнообразия вторичных источников питания особое положение занимают литий-ионные батареи, поскольку среди всех вторичных источников питания они обладают наибольшей производительностью, относительно широким диапазоном рабочих температур, длительным сроком службы и высокой плотностью энергии.

Прогресс в технологии литий-ионных батарей принято отслеживать по изменению зависимости удельной плотности энергии от удельной мощности. За последние годы удельная плотность достигла плато, и дальнейшее развитие предполагает выход за рамки привычных методов изготовления ячеек и поиск новых материалов (электролита, катода, анода) для обеспечения более высокой удельной энергии, безопасности использования и расширения спектра применения. Одним из перспективных направлений для решения этой задачи является использование полимерных материалов для изготовления электролита, которые обеспечивают разделение электродов, повышают мощность и стабильность литиевых аккумуляторов, а также упрощают производственные процессы и обеспечивают гибкость конечного изделия. За последние годы наблюдается рост исследований, позволивших определить ряд требований, предъявляемых к полимерному материалу. Это, в свою очередь, позволило сфокусироваться на поиске и реализации различных методов получения полимерного электролита с высоким значением ионной проводимости. Среди всех методов, использование полимерных смесей является экономически целесообразными и энергоэффективными, позволяя комбинировать свойства материала, улучшая электрохимические и физические свойства конечного изделия.

Создание таких материалов и дальнейшее их использование сопряжено с выполнением ряда этапов. Во-первых, это подбор компонентов, что является ключевой стадией всей работы. Основными требованиями здесь является наличие полярных групп, низкая температура стеклования, теплостойкость и т. д. Во-

вторых, это выбор активных добавок. Поскольку исходные полимеры всегда имеют низкое значение ионной проводимости, необходимо допирование - введение в них солей лития, керамических частиц, ионных жидкостей или гелей. В-третьих, все компоненты для достижения оптимальных свойств необходимо смешать в определенных пропорциях и осуществить это в выбранном экспериментально оптимальном технологическом режиме, т. е. определить протокол, температуру смешения для получения тонкой полимерной пленки, концентрацию полимера, активных добавок, продолжительность процесса, а также оценить их распределение по объему. Для решения задач этого этапа необходимо комплексное изучение растворов/расплавов с помощью определения совместимости компонентов в полимерном композите, оценки их реологических свойств, исследования растворов/расплавов с помощью стандартных физико-химических методов - ИК-спектроскопии, рентгеновской дифракции, электронной микроскопии. В-четвертых, необходимо исследовать электрохимические свойства готовых образцов, что является результатом всех предыдущих этапов работы и дает возможность оценить проводимость и стабильность пленок под действием различных значений тока/напряжения и температур.

Таким образом, получение перспективного материала на основе полимерных композитов, пригодного для использования во вторичных источниках питания является комплексной задачей, решение которой позволит определить требования к составу растворов и параметрам их последующего нанесения для реализации твердофазной полимерной пленки с ионной проводимостью на современном уровне.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение твердофазных электролитов на основе полимерных композитов»

Цель работы

Создание новых твердофазных электролитов для литиевых вторичных источников питания на основе композитных составов, матрица которых получена из раствора аморфного термопластичного полисульфона и сополимера винилиденфторида с гексафторпропиленом с включением перхлората лития и допированием функциональной добавкой, улучшающей ионную проводимость материала.

Задачи

• Создание оригинальной многокомпонентной композиции с высокими значениями ионной проводимости;

• Определение граничных условий смешиваемости двух исследуемых полимеров в общем растворителе;

• Изучение реологических свойств растворов полимеров и их смесей при варьировании соотношения и общей концентрации полимеров, а также при наличии различных добавок, улучшающих ионную проводимость конечного изделия;

• Изучение влияния реологических свойств растворов различного состава на возможность пленкообразования с равномерным распределением всех компонентов по объему пленки;

• Определение влияния условий смешения растворов на распределение компонентов по объему пленки;

• Изучение взаимодействия допантов с композитной полимерной матрицей для установления механизма ионной проводимости;

• Исследование электрохимических и электрофизических процессов в образцах различного состава методом импедансной спектроскопии;

• Реализация модели электрохимической ячейки;

Научная новизна

• Выполнены систематические исследования реологических свойств растворов полисульфона в К-метилпирролидоне для их использования в литий-ионных батареях; при этом впервые обнаружен эффект малых количеств влаги на реологические измерения, разработана оригинальная методика для устранения этого эффекта и получения достоверных результатов;

• Впервые исследованы реологические свойства смесей растворов полисульфона с сополимером винилиденфторида и гексафторпропилена в N метилпирролидоне;

• При исследовании реологических свойств полидисперсных полимеров, к которым относится и полисульфон, найдено обобщенное (безразмерное)

соотношение между упругостью расплавов и входовыми потерями при течении через капилляры;

• Впервые для исследования и технологической оценки однородности смеси после деформирования полимерных смесей применена методика аналитической электронной микроскопии на анализе эмиссии рентгеновского спектра и получены систематические экспериментальные результаты;

• Выбрана и осуществлена оптимальная технология смешения полимерных компонентов для получения однородной многокомпонентной пленки, используемой для изготовления сепараторов;

• Методами ИК-спектроскопии и рентгенодифракционного анализа изучено взаимодействие допантов с композитной полимерной матрицей для установления механизма ионной проводимости;

• Оригинальные результаты исследования электрофизических характеристик разработанных полимерных композитов с наполнителями методами импедансной спектроскопии;

Теоретическая и практическая значимость работы

• Разработка композиций на основе смесей полисульфона с сополимером винилиденфторида и гексафторпропилена, допированных оксидами металлов, для использования в создании твердофазных электролитов литий-ионных аккумуляторов;

• Комплекс электрофизических и электрохимических характеристик разработанных композиций, как твердых полимерных электролитов литий-ионных аккумуляторов;

• На основе разработанных полимерных композиций создана электрохимическая ячейка с твердофазным электролитом, на которой достигнуты высокие показатели по ионной проводимости, емкости и стабильности.

• Впервые теоретически исследованы закономерности течения вязкоупругих жидкостей в коротких каналах и построена обобщенная зависимость, описывающая эти закономерности.

• Построена теоретическая модель, описывающая поведение проводящих

добавок в полимерной композитной матрице, которая подтверждена

прямыми структурными методами.

Методология и методы исследования

В качестве основных объектов исследования были выбраны смесевые композиции на основе аморфного термопластичного полисульфона (ПСФ), полукристаллического сополимера винилиденфторида с гексафторпропиленом (ПВДФ-ГФП) в общем растворителе N-метилпирролидоне (НМП) с различной концентрацией безводного перхлората лития (LiCl04) и наноразмерных частиц диоксида титана (ТЮ2).

Для модельных экспериментов были использованы смеси с различной

концентрацией высокомолекулярного линейного полиэтилена (PE-1) и

низкомолекулярного линейного полиэтилена (PE-1), и смеси с различной концентрацией ПСФ и жидкокристаллического полимера (LCP).

Исследование реологических свойств смесевых композиций было проведено в непрерывном и осцилляционном режимах сдвигового деформирования на ротационном реометре Kinexus Pro (Malvern Panalytical, Великобритания) с использованием измерительных узлов конус-плоскость (угол между образующей конуса и плоскостью 1°) и коаксиальных цилиндров при температуре 25 °С. Реологические свойства смесей PE-1/PE-2 и ПСФ/LCP были исследованы на капиллярном реометре Rosand RH10 (Malvern, Великобритания) при 190 и 280 °C, соответственно, и ротационных реометрах Kinexus Pro и Haake Mars 60 (Thermo Fisher Scientific, Германия).

Размер наночастиц диоксида титана исследовали на установке динамического светорассеяния Zetasiser Nano ZS (Malvern Panalytical, Германия).

Методом аналитической сканирующей микроскопии (MIRA 3 LMU (Tescan, Чешская Республика) были изучены срезы композитных пленок и модельных струй и пленок для оценки распределения компонентов по объему материала. Измерения проводили при ускоряющем напряжении 10 эВ с использованием детектора обратно отраженных электронов (для непроводящих образцов) и

энергодисперсионного спектрометра (ЭДС) для анализа элементного состава пленок.

Определение возможного образования химических связей при смешении компонентов в готовой пленке исследовали с помощью ИК-Фурье спектрометра IFS 66 v/s (Bruker, Германия). Регистрация спектров проходила методом НПВО с использованием приставки с кристаллом ZnSe. Параметры: разрешение 2 см-1, диапазон 4000-600 см-1, 30 сканов.1

Для оценки степени кристалличности матрицы и композиций на ее основе использовали установку для рентгеноструктурного анализа TD-3700 (Dandong Tongda Science & Technology Cp., Ltd, КНР).2 Рентгеновскую съемку проводили в режиме (непрерывного 0 - 20 сканирования в диапазоне углов 3 - 45° и шаге сканирования 0.02°.

Изучение диэлектрических свойств было проведено на РЧ анализаторе импеданса/материалов ET4510 (East Tester, HangZhou, Ltd, Китай) в диапазоне от 10-2 до 109 Гц при температуре 25 °C. Определение механических свойств пленок проводили на электромеханической разрывной машине Tinius Olsen H10KT с использованием лазерного экстензометра, согласно ГОСТ 14236-81.

Электрохимический анализ готовых композитных пленок проводился с помощью модульного потенциостата/гальваностата PGSTAT 302 (Eco Chemie B.V., Голландия), а также с помощью многоканального потенциостата/гальваностата P-20X8 (Electrochemical Instruments, Россия).

Положения, выносимые на защиту

• Комплекс реологических свойств растворов полисульфона и смесей полисульфона с сополимером винилиденфторида и гексафторпропилена в общем растворителе, используемых для получения твердофазных электролитов;

• Обнаруженный эффект влияния малых количеств воды на реологию растворов с N-метилпирролидоном;

1 Автор выражает благодарность к.х.н. Легкову С.А. (ИНХС РАН) за проведение ИК-спектроскопии.

2 Автор выражает благодарность к.ф.-м.н. Левину И.С. (ИНХС РАН) за проведение рентгеноструктурного анализа.

• Обобщенная взаимосвязь диссипативных потерь при течении полимеров через короткие капилляры с упругостью полимерных жидкостей;

• Разработанная методика оценки пространственного распределения полимерных компонентов с помощью аналитической электронной микроскопии и результаты применения этого метода для получения однородных пленок на основе многокомпонентных твердофазных электролитов;

• Результаты анализа электрофизических и электрохимических характеристик разработанных материалов применительно к их использованию в качестве твердофазных электролитов;

• Макет электрохимической ячейки, изготовленный из разработанного композитного полимерного материала, и результаты определения ее характеристик.

Достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается

воспроизводимостью экспериментов и применением современных методов исследования, таких как ротационная реометрия, капиллярная вискозиметрия, динамическое световое рассеяние, сканирующая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, ИК-спектроскопия, диэлектрическая и электрохимическая импендансная спектроскопия. Перечисленные методы позволяют получить полную информацию об исследуемых системах -вязкоупругих свойствах дисперсий, структуре и морфологии пленок, взаимодействии компонентов, а также влиянии внешних факторов на процессы, происходящие в пленках.

Апробация результатов

Основные результаты диссертационной работы были изложены в 7 статьях рецензируемых журналах, обсуждены на 7 российских и международных конференциях: XXIX Симпозиум по реологии, Тверь, 2018; XXX Симпозиум по реологии, Тверь, 2021; Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2021» (получен Диплом I степени),

Москва, 2021; Юбилейная научная конференция ИНХС РАН, Москва, 2019; Юбилейная научная конференция ИНХС РАН, Москва, 2024; Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов -2024», Москва, 2024; XXXIV Российская молодежная научная конференция с международным участием «Проблемы теоретической и экспериментальной химии», Екатеринбург, 2024; а также в аспирантском гранте РФФИ (20-38-90010) «Упругость полимерных жидкостей как фундаментальная характеристика переходных течений в технологии».

Публикации по теме диссертации

По материалам диссертации опубликовано 7 статей в рецензируемых и реферируемых журналах, включенных в список RSCI, индексируемых WoS и Scopus.

Содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Shambilova G.K., Pavlyuchkova E.A., Govorov V.A., Taltenov A.A., Gumennyi I.V., Malkin A.Ya., Rheology of Polysulfone and Its Solutions // Polym. Sci. Ser. A. - 2019. - V. 61, № 2. - P. 208-214. (русская версия: Высокомолекулярные соединения, серия А, - 2019, - том 61, № 2, - стр. 172-179). DOI: 10.1134/S0965545X19020111. IF = 1, Q3

2. Gumennyi I.V., Malkin A.Ya., Kulichikhin V.G. Rheology of polysulfone-N-methylpyrrolidone solutions used in the technology of lithium-ion batteries // Applied Rheology. De Gruyter. - 2020. - V. 30, № 1. - P. 102-106. DOI: 10.1515/arh-2020-0109. IF = 1.8, Q3

3. Malkin A.Ya., Kulichikhin V.G., Gumennyi I.V. Comparing flow characteristics of viscoelastic liquids in long and short capillaries (entrance effects) // Physics of Fluids, - 2021. - V. 33, № 1. - P. 013105. DOI: 10.1063/5.0037975. IF = 4.1, Q1

4. Gumennyi I.V., Shambilova G.K., Govorov V.A., Malkin A.Ya., Makhatova V.E., Naukenov M.Zh. Polysulfone as a material for advanced electrical batteries // Eurasian Journal оf Chemistry. - 2019. - V. 96, №4. - P. 53-58. DOI: 10.31489/2019Ch4/53-58. IF = 0.1, Q4

5. Malkin A.Ya., Gumennyi I.V., Aliev A.D., Chalykh A.E., Kulichikhin V.G. Molecular motion in mixtures of polymer melts in a capillary flow // Journal of

Molecular Liquids. - 2021. - V. 344. - P. 117919. DOI: 10.1016/j.molliq.2021.117919. IF = 5.3, Q1

6. Gumennyi I.V., Malkin A.Ya., Kulichikhin V.G. Self-Organization Initiated by Shear Flow of Mixtures of Polymer Melts // Polym. Sci. Ser. A. - 2023. - V. 65, № 1. - P. 104-110. DOI: 10.1134/S0965545X23700670 (русская версия: Высокомолекулярные соединения, Серия А. - 2023. - том 65, №2 1, - стр. 6574. DOI: 10.31857/S2308112023700335). IF = 1, Q3

7. Malkin A.Ya., Gumennyi I.V. Flow of polymer blends—Developing a deformation-induced morphology followed by analytical scanning electron microscopy // Physics of Fluids. - 2022. - V. 34, № 12. - P. 123105. DOI: 10.1063/5.0128504. IF = 4.6, Q1

Личный вклад автора состоял в непосредственном участии и выполнении всех этапов работы, планировании и проведении экспериментальных исследований, анализе современной литературы, посвященной рассматриваемой проблеме, обсуждении, обработке и оформлении полученных результатов, а также в написании в соавторстве научных статей, подготовке докладов на научных конференциях и участии в выполнении грантов

Отдельные этапы работы были выполнены в соответствии с грантами: РФФИ №20-31-70001 «Упругость полимерных жидкостей как фундаментальная характеристика переходных течений в технологии» и РНФ №23-69-10001 «Разработка и реализация процессов получения объемных изделий сложной конфигурации из неплавких и/или высоковязких термостойких полимеров».

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, списка сокращений, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка литературы (205 наименований). Общий объем работы составляет 139 страниц, включая 71 рисунок и 11 таблиц.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Принципы работы литий-ионных батарей

Современную жизнь невозможно представить без батареек. Процесс накопления энергии, известный чуть более 100 лет, стал причиной быстрого распространения и успеха всей портативной электроники - мобильные телефоны, ноутбуки, планшеты и т. д. И, хотя существуют различные способы хранения энергии, только одна система обеспечивает функции, которые необходимы конечному потребителю - это аккумуляторная батарея, которую можно разряжать и заряжать одним нажатием кнопки.

История развития первичного и вторичного элементов началась с открытия А. Вольта (1745-1827 гг.) в 1800 году так называемого Вольтова столба. Затем, спустя 65 лет, Ж. Лекланше (1839 - 1882 гг.) получил патент на первичный источник тока, состоявшего из цинкового анода, графитового катода и хлорида аммония в качестве электролита. В 1901 году П. Шмидт (1868 - 1948 гг.) изобрел первый сухой гальванический элемент на основе цинка и углерода. Огромный вклад в развитие химических источников тока внес В. Нернст (1864 - 1941 гг.) за разработку теории электродвижущей силы.

Новая эра аккумуляторов началась с 1960-х годов, когда был получен первичный источник тока на основе литиевого отрицательного электрода, которая была представлена на рынке в 1972 году компанией Sanyo. Важнейшим событием в области хранения электроэнергии стала разработка компанией Sony первой перезаряжаемой литий-ионной батареи, в которой активным материалом отрицательного электрода был углерод, а в качестве положительного электрода -кобальтат лития.

Литий-ионные аккумуляторы быстро заняли лидирующее положение на рынке, поскольку оказались наиболее эффективными для хранения и использования энергии в маломощных устройствах и электротранспорте [1,2]. Основными характеристиками литий-ионных аккумуляторов являются их легкость, дешевизна, высокая плотность энергии (210 Вт ч/кг), низкие потери заряда [3], отсутствие эффекта памяти, длительный срок службы и большое количество циклов зарядки/разрядки [4].

На рисунке 1 показан принцип работы ячейки литий-ионного аккумулятора. Ионопроводящий электролит (содержащий диссоциированную соль лития) расположен между двумя электродами. Отдельные ионы лития мигрируют между электродами во время зарядки и разрядки - происходит процесс интеркаляции в активные материалы аккумулятора.

Сепаратор, разделяющий положительный и отрицательный электроды, обычно выполнен из полимерной пористой мембраны, которая пропитана жидким электролитом с растворенной солью. Растворители, присутствующие в растворе электролита, должны отвечать определенным требованиям - высокой диэлектрической проницаемости - для растворения больших концентраций солей, низкая вязкость - для улучшения переноса ионов, инертность к другим компонентам ячейки [5]. В существующих коммерческих батареях используется электролит состава 1 М LiFP6 в смеси этиленкарбонат-диметилкарбонат при 27 °С, который имеет превосходную проводимость ~ 12 мСм/см, что является целью, установленной для любого электролита, если кто-то хочет заменить современные батареи [6].

■ Зарядка

с6 + имо2 , ихс6 + ц,.х)мо2

■ Разрждка

Рисунок 1 - Схема литий-ионного аккумулятора 1.2 Полимерный электролит-сепаратор

Сепараторная мембрана является ключевым элементом в системе литий-ионного аккумулятора, поскольку позволяет контролировать движение ионов между анодом и катодом во время процесса заряда и разряда [7]. Основными параметрами, определяющими работоспособность сепаратора, являются

проницаемость, пористость/размер пор, поглощение и удержание электролита, высокая ионная проводимость, а также химическая, механическая и термическая стабильность [8,9].

Однако современный уровень развития технологии литий-ионных аккумуляторов недостаточен для растущего спектра применений, таких как электромобили и сетевые накопители энергии [10]. Существуют три основные проблемы, с которыми связано ограничение развития: во-первых, передовые аккумуляторы (на основе никель-кобальт-марганца/графит) имеют плотность энергии около 200-300 Втч/кг, что не позволяет их использование в течение длительного времени [11], а также неудовлетворительный срок службы и ограниченная рабочая температура (20-60 °C) [12]. Во-вторых, высокая стоимость исходных компонентов, сложность производства и, как следствие, высокая стоимость конечного коммерческого аккумулятора резко ограничивает расширение сферы использования [13]. В-третьих, возгорания и взрывы аккумуляторов являются распространенной проблемой. Так, в 2016 году произошло возгорание 92 сотовых телефона Samsung Note 7, что привело к массовому отзыву продукции [14]. Ноутбуки и другие устройства [14], работающие на литий-ионных батареях, также часто упоминаются как причина несчастных случаев, связанных с пожарами. Все вопросы безопасности напрямую связаны с использованием легковоспламеняющихся органических жидких электролитов [15,16]. Межфазные дендриты, образующиеся на аноде, создают возможность внутреннего короткого замыкания, возгорания и даже взрыва [17]. Легковоспламеняющийся характер жидкого электролита (вследствие экзотермической реакции между электролитом и электродом происходит повышение температуры, что приводит к разложению электролита и образованию легковоспламеняющихся газов) также приводит к опасным или катастрофическим последствиям из-за утечки или разрыва оболочки аккумулятора при автомобильных авариях [18].

Помимо этого, спрос на удобную и персональную электронику привел к разработке гибких и/или носимых устройств - складных дисплеев, гибких телефонов и т. п. Все эти устройства работают даже при сильных механических воздействиях [19].

Для решения этих проблем было предложено заменить жидкий электролит на твердый или гелиевый, так называемый твердый полимерный электролит (ТПЭ) [20]. Твердотельные электролиты обладают огромным преимуществом, поскольку полимерная матрица обеспечивает механическую гибкость и безопасность использования [21].

С тех пор как Райт и его коллеги сообщили об ионно-проводящих комплексах полиэтиленоксида (ПЭО) с солями щелочных металлов в 1973 году [22], а Арманд обобщил особенности переноса Ы+ в полимерах на основе ПЭО [23], твердые полимерные электролиты (ТПЭ) стали одним из самых широко изучаемых объектов изучения [24,25]. Их высокая химическая стабильность и потенциально широкое электрохимическое окно делают ТПЭ подходящими для высокопроизводительных литий-ионных аккумуляторов [26]. Однако проводимость Ы+ при комнатной температуре и число переноса Ы+ в комплексе ПЭО-бис(трифторметансульфонил)имидного лития (ЫТРБ1) составляют всего ~10-8 См/см и 0.2, соответственно [27], и могут достигать только 10-5-10-4 См/см и ~0.5 максимум, соответственно, после дальнейшей модификации. Это основная причина, по которой ТПЭ на основе ПЭО еще не получили широкого распространения [28].

До 2010 года было выполнено небольшое число работ, в которых рассматривался механизм ионной проводимости, различные модификации ТПЭ ПЭО [23,29]. Но с ростом числа инцидентов, связанных с безопасностью аккумуляторов на основе жидких электролитов, интерес к твердым полимерным электролитам стал расти в экспоненциальной прогрессии.

Существует множество обзорных статей о различных твердых электролитах, включая неорганические, полимерные и их композитные электролиты [30-33].

Однако, большая часть представленных исследований сосредоточена на старейшем и наиболее изученном ТПЭ - полиэтиленоксиде [34]. Этот полимер хорошо растворяет соли лития благодаря своим полярным эфирным группам и обладает высокой сегментарной подвижностью выше температуры плавления [35]. Но его частично кристаллическая природа, а также низкое окно стабильности (около 3.8 В по сравнению с Li+/Li [36]) побуждает исследователей к дальнейшему изучению и поиску новых материалов.. Для улучшения как ионной проводимости,

так и механических свойств ТПЭ было предложено и разработано множество методов. К ним относятся добавление пластификаторов [20], которые увеличивают ионную проводимость при низкой (комнатной) температуре, а также сшивание [37] и модификация для улучшения механических свойств и электрохимической стабильности.

Несмотря на определенные успехи, все полимерные системы демонстрируют ионную проводимость все же значительно более низкую, чем их жидкие или керамические аналоги, а также имеют низкие механические показатели [38]. Одним из возможных методов решения данного спектра проблем может являться смешение полимеров и добавление допирующих добавок. Смешивание полимеров - экономически более выгодный метод, поскольку конечные пленки могут одновременно обладать высокой механической и электрохимической стабильностью, хорошей ионной проводимостью, обеспечиваемых комбинацией и контролем свойств полимерной пленки при различных вариациях состава [39,40].

1.3 Классификация полимерных электролитов

1.3.1 Твердый полимерный электролит

Твердый полимерный электролит (ТПЭ) состоит из полимерной матрицы и соли Li в качестве источника ионов, без добавления каких-либо жидких растворителей [41]. ТПЭ обладают многими уникальными свойствами, такими как низкая летучесть и высокая термическая, электрическая, механическая, объемная и электрохимическая стабильность, а также широкий диапазон рабочих температур [42]. Другими многообещающими свойствами являются малый вес, механическая прочность, высокая плотность энергии, гибкость, простота обработки или изготовления в различных геометрических формах [43].

ТПЭ имеют определенные недостатки, такие как низкая проводимость при температуре окружающей среды и высокое сопротивление на границе раздела фаз [44]. Их использование также ограничено возможной кристаллизацией, тогда как высокая ионная проводимость возможна только через аморфную фазу [45].

1.3.2 Гель-полимерный электролит

В качестве промежуточного состояния между жидкими электролитами и ТПЭ были предложены гель-полимерные электролиты (ГПЭ или квази-твердые).

ГПЭ состоит из полимерной матрицы, жидкого растворителя в качестве пластификатора, соли лития и различных добавок, таких как неорганические наполнители [45,46]. ГПЭ включает в себя как диффузионные свойства жидкостей, так и когезионные свойства твердых тел [47]. В качестве пластификаторов обычно используют - карбонаты ПК, ЭК, ДК и ионные жидкости [27]. В ГПЭ перенос ионов Li+ в основном происходит в жидком пластификаторе, содержащем растворенную соль Li, в то время как полимерная матрица обеспечивает механическую прочность и удерживает систему в квазитвердом состоянии [48]. В процессе заряда-разряда пластификатор вступает в реакцию с электродом, образуя пленку на границе раздела твердый электролит-электрод (SEI), аналогичную жидким электролитам, в то время как электрохимически инертная полимерная матрица, как правило, не участвует в образовании SEI [49]. Наличие пластификатора снижает прочность мембран [50] и рабочий температурный диапазон [51].

1.3.3 Композитные полимерные электролиты

Попытки преодолеть недостатки и ограничения ТПЭ привели к созданию нового вида материалов, т. е. композитных полимерных электролитов (КПЭ), которые включают (i) двухфазные полимерные системы [52,53], (ii) смешанные керамико-полимерные электролиты [54,55] и (iii) пропитанные ионными жидкостями/пластификатором [56,57]. Двухфазные полимерные системы основаны на двух связанных полимерных матрицах, одна из которых является «структурным» элементом, обеспечивая механическую стабильность, а другая -«полярным» элементом, образующим ионопроводящие пути и растворяя соль лития.

Композитные полимерные электролиты (КПЭ) обладают хорошей гибкостью, высокой термостойкостью, хорошим межфазным контактом и высокой ионной проводимостью вследствие повышения подвижности ионов [42]. Электронная и ионная проводимости КПЭ зависят от характеристик используемых частиц, включая размер частиц, пористость, концентрацию, площадь поверхности и взаимодействие между частицами и полимерными матрицами [58,59].

Добавление электрохимически инертных наполнителей с малым размером частиц в полимерные матрицы является одним из способов улучшения

характеристик ТПЭ и КПЭ [44]. Введение наполнителей в полимерную матрицу не только улучшает ионную проводимость [60,61] вследствие кислотно-щелочных взаимодействий Льюиса наполнитель-полимер, но и обеспечивает улучшенную механическую стабильность, лучшую термическую стабильность, снижение кристалличности и температуры стеклования (Тд), стабилизацию проводящей аморфной фазы и стабильность поверхности раздела при контакте с различными электродными материалами [51,53].

Существует две группы наполнителей - пассивные (оксид алюминия (А1203) [62], оксид титана (ТЮ2) [63], оксид циркония (1г02) и диоксид кремния (БЮ2) [64]) и активные (ЫА102, Ы3Ы, ЫЫ203 и другие [65]). Вне зависимости от типа наполнителя, решающим является их морфология и концентрация [66].

Среди различных подходов по улучшению ионной проводимости полимерных электролитов - смешение полимеров является наиболее универсальным методом [45,67,68]. Комбинация двух или более полимеров, или сополимеров, стала одним из осуществимых решений для достижения желаемых свойств полимерных материалов [69,70]. Помимо обеспечения желаемых свойств, синтез новых полимерных материалов путем смешивания полимеров или сополимеров является более экономически целесообразным, чем создание новых полимеров или сополимеров с помощью химических реакций.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гуменный Игорь Владимирович, 2024 год

Список литературы

1. Chen D., Zhou Z., Feng C., Lv W., Wei Z., Zhang K.H.L., Lin B., Wu S., Lei T., Guo X., Zhu G., Jian X., Xiong J., Traversa E., Dou S.X., He W. An Upgraded Lithium Ion Battery Based on a Polymeric Separator Incorporated with Anode Active Materials // Adv. Energy Mater. - 2019. - V.9. - № 15. - P.1803627. DOI: 10.1002/aenm.201803627.

2. Costa C.M., Lee Y.-H., Kim J.-H., Lee S.-Y., Lanceros-Méndez S. Recent advances on separator membranes for lithium-ion battery applications: From porous membranes to solid electrolytes // Energy Storage Mater. - 2019. - V.22. - P.346-375. DOI: 10.1016/j.ensm.2019.07.024.

3. Grande L., Paillard E., Hassoun J., Park J.-B., Lee Y.-J., Sun Y.-K., Passerini S., Scrosati B. The lithium/air battery: still an emerging system or a practical reality? // Adv. Mater. Deerfield Beach Fla. - 2015. - V.27. - № 5. - P.784-800. DOI: 10.1002/adma.201403064.

4. Tarascon J.-M. Key challenges in future Li-battery research // Philos. Transact. A Math. Phys. Eng. Sci. - 2010. - V.368. - № 1923. - P.3227-3241. DOI: 10.1098/rsta.2010.0112.

5. Xu K. Nonaqueous liquid electrolytes for lithium-based rechargeable batteries // Chem. Rev. - 2004. - V.104. - № 10. - P.4303-4417. DOI: 10.1021/cr030203g.

6. Sun Y.-K. Promising All-Solid-State Batteries for Future Electric Vehicles // ACS Energy Lett. American Chemical Society. - 2020. - V.5. - № 10. - P.3221-3223. DOI: 10.1021 /acsenergylett.0c01977.

7. Chen Y., Kang Y., Zhao Y., Wang L., Liu J., Li Y., Liang Z., He X., Li X., Tavajohi N., Li B. A review of lithium-ion battery safety concerns: The issues, strategies, and testing standards // J. Energy Chem. - 2021. - V.59. - P.83-99. DOI: 10.1016/j.jechem.2020.10.017.

8. Arora P., Zhang Z.J. Battery separators // Chem. Rev. - 2004. - V.104. - № 10. -P.4419-4462. DOI: 10.1021/cr020738u.

9. SECONDARY BATTERIES - LITHIUM RECHARGEABLE SYSTEMS | Overview. Elsevier. - 2009. - P.1-26. DOI: 10.1016/B978-044452745-5.00185-4.

10. Zhou X., Fan Z., Ma Y., Gao Z. Research review on electrical energy storage technology // 2017 36th Chinese Control Conference (CCC). - 2017. - P.10674-10678. DOI: 10.23919/ChiCC.2017.8029057.

11. Xu X., Han X., Lu L., Wang F., Yang M., Liu X., Wu Y., Tang S., Hou Y., Hou J., Yu C., Ouyang M. Challenges and opportunities toward long-life lithium-ion batteries // J. Power Sources. - 2024. - V.603. - P.234445. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2024.234445.

12. Dai X., Zhang X., Wen J., Wang C., Ma X., Yang Y., Huang G., Ye H.-M., Xu S. Research progress on high-temperature resistant polymer separators for lithium-ion batteries // Energy Storage Mater. - 2022. - V.51. - P.638-659. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.07.011.

13. Campana P.E., Cioccolanti L., François B., Jurasz J., Zhang Y., Varini M., Stridh

B., Yan J. Li-ion batteries for peak shaving, price arbitrage, and photovoltaic self-consumption in commercial buildings: A Monte Carlo Analysis // Energy Convers. Manag. - 2021. - V.234. - P.113889. DOI: 10.1016/j.enconman.2021.113889.

14. Masias A., Marcicki J., Paxton W.A. Opportunities and Challenges of Lithium Ion Batteries in Automotive Applications // ACS Energy Lett. American Chemical Society. - 2021. - V.6. - № 2. - P.621-630. DOI: 10.1021/acsenergylett.0c02584.

15. Liu Y., Duan Q., Xu J., Chen H., Lu W., Wang Q. Experimental study on the efficiency of dodecafluoro-2-methylpentan-3-one on suppressing lithium-ion battery fires // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry. - 2018. - V.8. - № 73. -P.42223-42232. DOI: 10.1039/C8RA08908F.

16. Roth E.P., Orendorff C.J. How Electrolytes Influence Battery Safety // Electrochem. Soc. Interface. IOP Publishing. - 2012. - V.21. - № 2. - P.45. DOI: 10.1149/2 .F04122if.

17. Albertus P., Anandan V., Ban C., Balsara N., Belharouak I., Buettner-Garrett J., Chen Z., Daniel C., Doeff M., Dudney N.J., Dunn B., Harris S.J., Herle S., Herbert E., Kalnaus S., Libera J.A., Lu D., Martin S., McCloskey B.D., McDowell M.T., Meng Y.S., Nanda J., Sakamoto J., Self E.C., Tepavcevic S., Wachsman E., Wang

C., Westover A.S., Xiao J., Yersak T. Challenges for and Pathways toward Li-Metal-Based All-Solid-State Batteries // ACS Energy Lett. American Chemical

Society. - 2021. - V.6. - № 4. - P.1399-1404. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c00445.

18. Liu K., Liu Y., Lin D., Pei A., Cui Y. Materials for lithium-ion battery safety // Sci. Adv. - 2018. - V.4. - № 6. - P.eaas9820. DOI: 10.1126/sciadv.aas9820.

19. Liu W., Song M.-S., Kong B., Cui Y. Flexible and Stretchable Energy Storage: Recent Advances and Future Perspectives // Adv. Mater. Deerfield Beach Fla. -2017. - V.29. - № 1. DOI: 10.1002/adma.201603436.

20. Chen S., Wen K., Fan J., Bando Y., Golberg D. Progress and future prospects of high-voltage and high-safety electrolytes in advanced lithium batteries: from liquid to solid electrolytes // J. Mater. Chem. A. The Royal Society of Chemistry. - 2018.

- V.6. - № 25. - P.11631-11663. DOI: 10.1039/C8TA03358G.

21. Zhou G., Li F., Cheng H.-M. Progress in flexible lithium batteries and future prospects // Energy Environ. Sci. The Royal Society of Chemistry. - 2014. - V.7. -№ 4. - P.1307-1338. DOI: 10.1039/C3EE43182G.

22. Fenton D.E., Parker J.M., Wright P.V. Complexes of alkali metal ions with poly(ethylene oxide) // Polymer. - 1973. - V.14. - № 11. - P.589. DOI: 10.1016/0032-3861(73)90146-8.

23. Armand M.B. Polymer Electrolytes // Annu. Rev. Mater. Res. Annual Reviews. -1986. - V.16. - № Volume 16,. - P.245-261. DOI: 10.1146/annurev.ms.16.080186.001333.

24. Meyer W.H. Polymer electrolytes for lithium-ion batteries // Adv. Mater. Deerfield Beach Fla. - 1998. - V.10. - № 6. - P.439-448. DOI: 10.1002/(SICI)1521-4095(199804)10:6<439::AID-ADMA439>3.0.œ;2-I.

25. Chattopadhyay J., Pathak T.S., Santos D.M.F. Applications of Polymer Electrolytes in Lithium-Ion Batteries: A Review: 19 // Polymers. Multidisciplinary Digital Publishing Institute. - 2023. - V.15. - № 19. - P.3907. DOI: 10.3390/polym15193907.

26. Saal A., Hagemann T., Schubert U.S. Polymers for Battery Applications—Active Materials, Membranes, and Binders // Adv. Energy Mater. - 2021. - V.11. - № 43.

- P.2001984. DOI: 10.1002/aenm.202001984.

27. Quartarone E., Mustarelli P. Electrolytes for solid-state lithium rechargeable batteries: recent advances and perspectives // Chem. Soc. Rev. The Royal Society of Chemistry. - 2011. - V.40. - № 5. - P.2525-2540. DOI: 10.1039/C0CS00081G.

28. Croce F., Persi L., Ronci F., Scrosati B. Nanocomposite polymer electrolytes and their impact on the lithium battery technology // Solid State Ion. - 2000. - V.135. -№ 1. - P.47-52. DOI: 10.1016/S0167-2738(00)00329-5.

29. Armand M. The history of polymer electrolytes // Solid State Ion. - 1994. - V.69. -№ 3. - P.309-319. DOI: 10.1016/0167-2738(94)90419-7.

30. Dirican M., Yan C., Zhu P., Zhang X. Composite solid electrolytes for all-solidstate lithium batteries // Mater. Sci. Eng. R Rep. - 2019. - V.136. - P.27-46. DOI: 10.1016/j.mser.2018.10.004.

31. Famprikis T., Canepa P., Dawson J.A., Islam M.S., Masquelier C. Fundamentals of inorganic solid-state electrolytes for batteries // Nat. Mater. - 2019. - V.18. - № 12.

- P.1278-1291. DOI: 10.1038/s41563-019-0431-3.

32. Wu Y., Li Y., Wang Y., Liu Q., Chen Q., Chen M. Advances and prospects of PVDF based polymer electrolytes // J. Energy Chem. - 2022. - V.64. - P.62-84. DOI: 10.1016/j.jechem.2021.04.007.

33. Zhao C.-Z., Zhao B.-C., Yan C., Zhang X.-Q., Huang J.-Q., Mo Y., Xu X., Li H., Zhang Q. Liquid phase therapy to solid electrolyte-electrode interface in solid-state Li metal batteries: A review // Energy Storage Mater. - 2020. - V.24. - P.75-84. DOI: 10.1016/j.ensm.2019.07.026.

34. Mindemark J., Lacey M.J., Bowden T., Brandell D. Beyond PEO—Alternative host materials for Li+-conducting solid polymer electrolytes // Prog. Polym. Sci. - 2018.

- V.81. - P.114-143. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2017.12.004.

35. Borodin O., Smith G.D. Mechanism of Ion Transport in Amorphous Poly(ethylene oxide)/LiTFSI from Molecular Dynamics Simulations // Macromolecules. American Chemical Society. - 2006. - V.39. - № 4. - P.1620-1629. DOI: 10.1021/ma052277v.

36. Xue Z., He D., Xie X. Poly(ethylene oxide)-based electrolytes for lithium-ion batteries // J. Mater. Chem. A. The Royal Society of Chemistry. - 2015. - V.3. - № 38. - P.19218-19253. DOI: 10.1039/C5TA03471J.

37. Lin D., Liu Y., Cui Y. Reviving the lithium metal anode for high-energy batteries // Nat. Nanotechnol. Nature Publishing Group. - 2017. - V.12. - № 3. - P.194-206. DOI: 10.1038/nnano.2017.16.

38. Zhou D., Tkacheva A., Tang X., Sun B., Shanmukaraj D., Li P., Zhang F., Armand M., Wang G. Stable Conversion Chemistry-Based Lithium Metal Batteries Enabled by Hierarchical Multifunctional Polymer Electrolytes with Near-Single Ion Conduction // Angew. Chem. Int. Ed Engl. - 2019. - V.58. - № 18. - P.6001-6006. DOI: 10.1002/anie.201901582.

39. Gucci F., Grasso M., Shaw C., Leighton G., Marchante Rodriguez V., Brighton J. PEO-based polymer blend electrolyte for composite structural battery // Polym.-Plast. Technol. Mater. Taylor & Francis. - 2023. - V.62. - № 8. - P.1019-1028. DOI: 10.1080/25740881.2023.2180391.

40. Fu J., Li Z., Zhou X., Guo X. Ion transport in composite polymer electrolytes // Mater. Adv. RSC. - 2022. - V.3. - № 9. - P.3809-3819. DOI: 10.1039/D2MA00215A.

41. Yue L., Ma J., Zhang J., Zhao J., Dong S., Liu Z., Cui G., Chen L. All solid-state polymer electrolytes for high-performance lithium ion batteries // Energy Storage Mater. - 2016. - V.5. - P.139-164. DOI: 10.1016/j.ensm.2016.07.003.

42. Gray F.M. POLYMER ELECTROLYTES. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry. - 1997.

43. Gray F.M. SOLID POLYMER ELECTROLYTES: FUNDAMENTALS AND TECHNOLOGICAL APPLICATIONS. New York: Wiley-VCH, Weinheim. -1991.

44. Quartarone E., Mustarelli P., Magistris A. PEO-based composite polymer electrolytes // Solid State Ion. - 1998. - V.110. - № 1. - P.1-14. DOI: 10.1016/S0167-2738(98)00114-3.

45. Ramesh S., Liew C.-W., Morris E., Durairaj R. Effect of PVC on ionic conductivity, crystallographic structural, morphological and thermal characterizations in PMMA-PVC blend-based polymer electrolytes // Thermochim. Acta. - 2010. - V.511. - № 1. - P.140-146. DOI: 10.1016/j.tca.2010.08.005.

46. Zhu Y., Xiao S., Shi Y., Yang Y., Hou Y., Wu Y. A Composite Gel Polymer Electrolyte with High Performance Based on Poly(Vinylidene Fluoride) and

Polyborate for Lithium Ion Batteries // Adv. Energy Mater. - 2014. - V.4. - № 1. -P.1300647. DOI: 10.1002/aenm.201300647.

47. Manuel Stephan A. Review on gel polymer electrolytes for lithium batteries // Eur. Polym. J. - 2006. - V.42. - № 1. - P.21-42. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2005.09.017.

48. Cheng X., Pan J., Zhao Y., Liao M., Peng H. Gel Polymer Electrolytes for Electrochemical Energy Storage // Adv. Energy Mater. - 2018. - V.8. - № 7. -P.1702184. DOI: 10.1002/aenm.201702184.

49. Wang Y., Zhong W.-H. Development of Electrolytes towards Achieving Safe and High-Performance Energy-Storage Devices: A Review // ChemElectroChem. -2015. - V.2. - № 1. - P.22-36. DOI: 10.1002/celc.201402277.

50. Fan L., Dang Z., Nan C.-W., Li M. Thermal, electrical and mechanical properties of plasticized polymer electrolytes based on PEO/P(VDF-HFP) blends // Electrochimica Acta. - 2002. - V.48. - № 2. - P.205-209. DOI: 10.1016/S0013-4686(02)00603-5.

51. Kim H.-S., Kum K.-S., Cho W.-I., Cho B.-W., Rhee H.-W. Electrochemical and physical properties of composite polymer electrolyte of poly(methyl methacrylate) and poly(ethylene glycol diacrylate) // J. Power Sources. - 2003. - V.124. - № 1. -P.221-224. DOI: 10.1016/S0378-7753(03)00592-5.

52. Szcz^sna-Chrzan A., Marczewski M., Syzdek J., Kochaniec M.K., Smolinski M., Marcinek M. Lithium polymer electrolytes for novel batteries application: the review perspective // Appl. Phys. A. - 2022. - V.129. - № 1. - P.37. DOI: 10.1007/s00339-022-06269-3.

53. Walls H.J., Zhou J., Yerian J.A., Fedkiw P.S., Khan S.A., Stowe M.K., Baker G.L. Fumed silica-based composite polymer electrolytes: synthesis, rheology, and electrochemistry // J. Power Sources. - 2000. - V.89. - № 2. - P.156-162. DOI: 10.1016/S0378-7753(00)00424-9.

54. Li S., Zhang S.-Q., Shen L., Liu Q., Ma J.-B., Lv W., He Y.-B., Yang Q.-H. Progress and Perspective of Ceramic/Polymer Composite Solid Electrolytes for Lithium Batteries // Adv. Sci. Weinh. Baden-Wurtt. Ger. - 2020. - V.7. - № 5. -P.1903088. DOI: 10.1002/advs.201903088.

55. Deivanayagam R., Shahbazian-Yassar R. Electrochemical Methods and Protocols for Characterization of Ceramic and Polymer Electrolytes for Rechargeable Batteries // Batter. Supercaps. - 2021. - V.4. - № 4. - P.596-606. DOI: 10.1002/batt.202000221.

56. Liew C.-W., Ramesh S., Durairaj R. Impact of low viscosity ionic liquid on PMMA-PVC-LiTFSI polymer electrolytes based on AC -impedance, dielectric behavior, and HATR-FTIR characteristics // J. Mater. Res. - 2012. - V.27. - № 23.

- P.2996-3004. DOI: 10.1557/jmr.2012.343.

57. Lebedeva O. Polymeric ionic liquids: Here, there and everywhere // Eur. Polym. J.

- 2024.

58. Grundish N.S., Goodenough J.B., Khani H. Designing composite polymer electrolytes for all-solid-state lithium batteries // Curr. Opin. Electrochem. - 2021.

- V.30. - P.100828. DOI: 10.1016/j.coelec.2021.100828.

59. Nguyen A.-G., Lee M.-H., Kim J., Park C.-J. Construction of a High-Performance Composite Solid Electrolyte Through In-Situ Polymerization within a Self-Supported Porous Garnet Framework // Nano-Micro Lett. - 2024. - V.16. - № 1. -P.83. DOI: 10.1007/s40820-023-01294-0.

60. Chung S.H., Wang Y., Persi L., Croce F., Greenbaum S.G., Scrosati B., Plichta E. Enhancement of ion transport in polymer electrolytes by addition of nanoscale inorganic oxides // J. Power Sources. - 2001. - V.97-98. - P.644-648. DOI: 10.1016/S0378-7753(01)00748-0.

61. Liang G., Xu J., Xu W., Shen X., Zhang H., Yao M. Effect of filler-polymer interactions on the crystalline morphology of PEO-based solid polymer electrolytes by Y2O3 nano-fillers // Polym. Compos. - 2011. - V.32. - № 4. - P.511-518. DOI: 10.1002/pc.21058.

62. Li Z., Su G., Gao D., Wang X., Li X. Effect of Al2O3 nanoparticles on the electrochemical characteristics of P(VDF-HFP)-based polymer electrolyte // Electrochimica Acta. - 2004. - V.49. - № 26. - P.4633-4639. DOI: 10.1016/j.electacta.2004.05.018.

63. Liu Y., Lee J.Y., Hong L. Morphology, crystallinity, and electrochemical properties of in situ formed poly(ethylene oxide)/TiO2 nanocomposite polymer electrolytes //

J. Appl. Polym. Sci. - 2003. - V.89. - № 10. - P.2815-2822. DOI: 10.1002/app.12487.

64. Magistris A., Mustarelli P., Quartarone E., Tomasi C. Transport and thermal properties of (PEO)n-LiPF6 electrolytes for super-ambient applications // Solid State Ion. - 2000. - V.136-137. - P.1241-1247. DOI: 10.1016/S0167-2738(00)00594-4.

65. Nunes-Pereira J., Costa C.M., Lanceros-Méndez S. Polymer composites and blends for battery separators: State of the art, challenges and future trends // J. Power Sources. - 2015. - V.281. - P.378-398. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2015.02.010.

66. Singh P., Saroj A.L. Effect of SiO2 Nano-particles on Plasticized Polymer Blend Electrolytes: Vibrational, Thermal, and Ionic Conductivity Study // Polym.-Plast. Technol. Mater. Taylor & Francis. - 2021. - V.60. - № 3. - P.298-305. DOI: 10.1080/25740881.2020.1793202.

67. Gao K.W., Loo W.S., Snyder R.L., Abel B.A., Choo Y., Lee A., Teixeira S.C.M., Garetz B.A., Coates G.W., Balsara N.P. Miscible Polyether/Poly(ether-acetal) Electrolyte Blends // Macromolecules. American Chemical Society. - 2020. - V.53.

- № 14. - P.5728-5739. DOI: 10.1021/acs.macromol.0c00747.

68. Jeedi V.R., Narsaiah E.L., Yalla M., Swarnalatha R., Reddy S.N., Sadananda Chary A. Structural and electrical studies of PMMA and PVdF based blend polymer electrolyte // SN Appl. Sci. - 2020. - V.2. - № 12. - P.2093. DOI: 10.1007/s42452-020-03868-8.

69. Dhatarwal P., Sengwa R.J. Synergistic effects of salt concentration and polymer blend composition on the crystal phases, dielectric relaxation, and ion conduction in PVDF/PEO/LiCF3SO3 solid polymer electrolytes // Ionics. - 2020. - V.26. - № 5.

- P.2259-2275. DOI: 10.1007/s11581-019-03337-2.

70. Güven O. Polymer Blends Handbook, L.A. Utracki (Ed.). Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands (2002), (two volumes, 1442pp.) // Radiat. Phys. Chem. - 2005. - V.73. - P.65-68. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2004.12.001.

71. Mallaiah Y., Jeedi V.R., Swarnalatha R., Raju A., Narender Reddy S., Sadananda Chary A. Impact of polymer blending on ionic conduction mechanism and dielectric properties of sodium based PEO-PVdF solid polymer electrolyte systems

// J. Phys. Chem. Solids. - 2021. - V.155. - P.110096. DOI: 10.1016/j.jpcs.2021.110096.

72. Zhu L., Li J., Jia Y., Zhu P., Jing M., Yao S., Shen X., Li S., Tu F. Toward high performance solid-state lithium-ion battery with a promising PEO/PPC blend solid polymer electrolyte // Int. J. Energy Res. - 2020. - V.44. - № 13. - P.10168-10178. DOI: 10.1002/er.5632.

73. Synthesis of the SWCNTs/TiO2 nanostructure and its effect study on the thermal, optical, and conductivity properties of the CMC/PEO blend // Results Phys. Elsevier. - 2021. - V.28. - P.104675. DOI: 10.1016/j.rinp.2021.104675.

74. Li Y.-J., Fan C.-Y., Zhang J.-P., Wu X.-L. A promising PMHS/PEO blend polymer electrolyte for all-solid-state lithium ion batteries // Dalton Trans. The Royal Society of Chemistry. - 2018. - V.47. - № 42. - P.14932-14937. DOI: 10.1039/C8DT02904K.

75. Mohamed Ali T., Padmanathan N., Selladurai S. Structural, conductivity, and dielectric characterization of PEO-PEG blend composite polymer electrolyte dispersed with TiO2 nanoparticles // Ionics. - 2013. - V.19. - № 8. - P.1115-1123. DOI: 10.1007/s11581-012-0842-5.

76. Wang H., Sheng L., Yasin G., Wang L., Xu H., He X. Reviewing the current status and development of polymer electrolytes for solid-state lithium batteries // Energy Storage Mater. - 2020. - V.33. - P.188-215. DOI: 10.1016/j.ensm.2020.08.014.

77. Sashmitha K., Rani M. A comprehensive review of polymer electrolyte for lithiumion battery // Polym. Bull. - 2022. - V.80. - P.1-47. DOI: 10.1007/s00289-021-04008-x.

78. Mitra S., Kulkarni A.R. Electrical conductivity studies on the plasticised PEO-DBP-CdX (X=Cl; SO4) polymer electrolytes // Solid State Ion. - 2002. - V.154-155. - P.37-43. DOI: 10.1016/S0167-2738(02)00461-7.

79. Long L., Wang S., Xiao M., Meng Y. Polymer electrolytes for lithium polymer batteries // J. Mater. Chem. A. The Royal Society of Chemistry. - 2016. - V.4. - № 26. - P.10038-10069. DOI: 10.1039/C6TA02621D.

80. Golodnitsky D., Strauss E., Peled E., Greenbaum S. Review—On Order and Disorder in Polymer Electrolytes // J. Electrochem. Soc. IOP Publishing. - 2015. -V.162. - № 14. - P.A2551. DOI: 10.1149/2.0161514jes.

81. Arya A., Sharma A.L. Polymer electrolytes for lithium ion batteries: a critical study // Ionics. - 2017. - V.23. - № 3. - P.497-540. DOI: 10.1007/s11581-016-1908-6.

82. Li S., Mohamed A.I., Pande V., Wang H., Cuthbert J., Pan X., He H., Wang Z., Viswanathan V., Whitacre J.F., Matyjaszewski K. Single-Ion Homopolymer Electrolytes with High Transference Number Prepared by Click Chemistry and Photoinduced Metal-Free Atom-Transfer Radical Polymerization // ACS Energy Lett. American Chemical Society. - 2018. - V.3. - № 1. - P.20-27. DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00999.

83. Zhu Y.S., Wang X.J., Hou Y.Y., Gao X.W., Liu L.L., Wu Y.P., Shimizu M. A new single-ion polymer electrolyte based on polyvinyl alcohol for lithium ion batteries // Electrochimica Acta. - 2013. - V.87. - P.113-118. DOI: 10.1016/j.electacta.2012.08.114.

84. Garcia N., Guzman J., Tiemblo P., Mejia A. Extrusion Processed Polymer Electrolytes based on Poly(ethyleneoxide) and Modified Sepiolite Nanofibers: Effect of Composition andFiller Nature on Rheology and Conductivity // Electrochimica Acta. - 2014. - V.137. - P.526-534.

85. Yazie N., Worku D., Gabbiye N., Alemayehu A., Getahun Z., Dagnew M. Development of polymer blend electrolytes for battery systems: recent progress, challenges, and future outlook // Mater. Renew. Sustain. Energy. - 2023. - V.12. -№ 2. - P.73-94. DOI: 10.1007/s40243-023-00231-w.

86. Peled E., Menkin S. Review—SEI: Past, Present and Future // J. Electrochem. Soc. IOP Publishing. - 2017. - V.164. - № 7. - P.A1703. DOI: 10.1149/2.1441707jes.

87. Lopez J., Mackanic D.G., Cui Y., Bao Z. Designing polymers for advanced battery chemistries // Nat. Rev. Mater. Nature Publishing Group. - 2019. - V.4. - № 5. -P.312-330. DOI: 10.1038/s41578-019-0103-6.

88. Marcinek M., Syzdek J., Marczewski M., Piszcz M., Niedzicki L., Kalita M., Plewa-Marczewska A., Bitner A., Wieczorek P., Trzeciak T., Kasprzyk M., P.Lçzak, Zukowska Z., Zalewska A., Wieczorek W. Electrolytes for Li-ion transport - Review // Solid State Ion. - 2015. - V.276. - P.107-126. DOI: 10.1016/j.ssi.2015.02.006.

89. Xia S., Wu X., Zhang Z., Cui Y., Liu W. Practical Challenges and Future Perspectives of All-Solid-State Lithium-Metal Batteries // Chem. - 2019. - V.5. -№ 4. - P.753-785. DOI: 10.1016/j.chempr.2018.11.013.

90. Manthiram A., Yu X., Wang S. Lithium battery chemistries enabled by solid-state electrolytes // Nat. Rev. Mater. Nature Publishing Group. - 2017. - V.2. - № 4. -P.1-16. DOI: 10.1038/natrevmats.2016.103.

91. Deimede V., Elmasides C. Separators for Lithium-Ion Batteries: A Review on the Production Processes and Recent Developments // Energy Technol. - 2015. - V.3.

- № 5. - P.453-468. DOI: 10.1002/ente.201402215.

92. Bruce P.G. Structure and electrochemistry of polymer electrolytes // Electrochimica Acta. - 1995. - V.40. - № 13. - P.2077-2085. DOI: 10.1016/0013-4686(95)00144-4.

93. Aydin H., Bozkurt A. Synthesis, characterization, and ionic conductivity of novel crosslinked polymer electrolytes for Li-ion batteries // J. Appl. Polym. Sci. - 2012.

- V.124. - № 2. - P.1193-1199. DOI: 10.1002/app.35081.

94. Croce F., Persi L., Scrosati B., Serraino-Fiory F., Plichta E., Hendrickson M.A. Role of the ceramic fillers in enhancing the transport properties of composite polymer electrolytes // Electrochimica Acta. - 2001. - V.46. - № 16. - P.2457-2461. DOI: 10.1016/S0013-4686(01)00458-3.

95. Vicente J., Costa P., Lanceros-Mendez S., Abete J.M., Iturrospe A. Electromechanical Properties of PVDF-Based Polymers Reinforced with Nanocarbonaceous Fillers for Pressure Sensing Applications // Mater. Basel Switz.

- 2019. - V.12. - № 21. - P.3545. DOI: 10.3390/ma12213545.

96. Jiang Z., Carroll B., Abraham K.M. Studies of some poly(vinylidene fluoride) electrolytes // Electrochimica Acta. - 1997. - V.42. - № 17. - P.2667-2677. DOI: 10.1016/S0013-4686(97)00005-4.

97. Abbrent S., Plestil J., Hlavata D., Lindgren J., Tegenfeldt J., Wendsjo A. Crystallinity and morphology of PVdF-HFP-based gel electrolytes // Polymer. -2001. - V.42. - № 4. - P.1407-1416. DOI: 10.1016/S0032-3861(00)00517-6.

98. Xie H., Tang Z., Li Z., He Y., Liu Y., Wang H. PVDF-HFP composite polymer electrolyte with excellent electrochemical properties for Li-ion batteries // J. Solid

State Electrochem. - 2008. - V.12. - № 11. - P.1497-1502. DOI: 10.1007/s10008-008-0511-9.

99. Kim K.M., Park N.-G., Ryu K.S., Chang S.H. Physical and electrochemical characterizations of poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)/SiO2-based polymer electrolytes prepared by the phase-inversion technique // J. Appl. Polym. Sci. - 2006. - V.102. - № 1. - P.140-148. DOI: 10.1002/app.23361.

100. Costa C.M., Silva M.M., Lanceros-Méndez S. Battery separators based on vinylidene fluoride (VDF) polymers and copolymers for lithium ion battery applications // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry. - 2013. - V.3. - № 29. -P.11404-11417. DOI: 10.1039/C3RA40732B.

101. Saikia D., Kumar A. Ionic conduction in P(VDF-HFP)/PVDF-(PC + DEC)-LiClO4 polymer gel electrolytes // Electrochimica Acta. - 2004. - V.49. - № 16. -P.2581-2589. DOI: 10.1016/j.electacta.2004.01.029.

102.Liu L.L., Li Z.H., Xia Q.L., Xiao Q.Z., Lei G.T., Zhou X.D. Electrochemical study of P(VDF-HFP)/PMMA blended polymer electrolyte with high-temperature stability for polymer lithium secondary batteries // Ionics. - 2012. - V.18. - № 3. -P.275-281. DOI: 10.1007/s11581-011-0632-5.

103. Hu P., Chai J., Duan Y., Liu Z., Cui G., Chen L. Progress in nitrile-based polymer electrolytes for high performance lithium batteries // J. Mater. Chem. A. The Royal Society of Chemistry. - 2016. - V.4. - № 26. - P.10070-10083. DOI: 10.1039/C6TA02907H.

104. Wang Z., Hu Y., Chen L. Some studies on electrolytes for lithium ion batteries // J. Power Sources. - 2005. - V.146. - № 1. - P.51-57. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2005.03.092.

105.Rahman M.Y.A., Ahmad A., Ismail L.H.C., Salleh M.M. Fabrication and characterization of a solid polymeric electrolyte of PAN-TiO 2 -LiClO 4 // J. Appl. Polym. Sci. - 2010. - V.115. - № 4. - P.2144-2148. DOI: 10.1002/app.31299.

106. Jia W., Li Z., Wu Z., Wang L., Wu B., Wang Y., Cao Y., Li J. Graphene oxide as a filler to improve the performance of PAN-LiClO4 flexible solid polymer electrolyte // Solid State Ion. - 2018. - V.315. - P.7-13. DOI: 10.1016/j.ssi.2017.11.026.

107. Sim L.N., Sentanin F.C., Pawlicka A., Yahya R., Arof A.K. Development of polyacrylonitrile-based polymer electrolytes incorporated with lithium

bis(trifluoromethane)sulfonimide for application in electrochromic device // Electrochimica Acta. - 2017. - V.229. - P.22-30. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.01.098.

108.Liew C.-W., Durairaj R., Ramesh S. Rheological studies of PMMA-PVC based polymer blend electrolytes with LiTFSI as doping salt // PloS One. - 2014. - V.9. -№ 7. - P.e102815. DOI: 10.1371/journal.pone.0102815.

109.Appetecchi G.B., Croce F., Scrosati B. Kinetics and stability of the lithium electrode in poly(methylmethacrylate)-based gel electrolytes // Electrochimica Acta. - 1995. - V.40. - № 8. - P.991-997. DOI: 10.1016/0013-4686(94)00345-2.

110.Li Z., Fu J., Zhou X., Gui S., Wei L., Yang H., Li H., Guo X. Ionic Conduction in Polymer-Based Solid Electrolytes // Adv. Sci. Weinh. Baden-Wurtt. Ger. - 2023. -V.10. - № 10. - P.e2201718. DOI: 10.1002/advs.202201718.

111.Zhao Y., Wang L., Zhou Y., Liang Z., Tavajohi N., Li B., Li T. Solid Polymer Electrolytes with High Conductivity and Transference Number of Li Ions for Li-Based Rechargeable Batteries // Adv. Sci. Weinh. Baden-Wurtt. Ger. - 2021. - V.8. - № 7. - P.2003675. DOI: 10.1002/advs.202003675.

112. Wang Y., Sokolov A.P. Design of superionic polymer electrolytes // Curr. Opin. Chem. Eng. - 2015. - V.7. - P.113-119. DOI: 10.1016/j.coche.2014.09.002.

113. Vashishta P., Mundy J.N. Fast ion transport in solids: electrodes and electrolytes. United States: Elsevier North Holland, Inc. - 1979.

114.Rajendran S., Kannan R., Mahendran O. Study on Li ion conduction behaviour of the plasticized polymer electrolytes based on poly acrylonitrile // Mater. Lett. -2001. - V.48. - № 6. - P.331-335. DOI: 10.1016/S0167-577X(00)00322-0.

115.Maitra A., Heuer A. Cation transport in polymer electrolytes: a microscopic approach // Phys. Rev. Lett. - 2007. - V.98. - № 22. - P.227802. DOI: 10.1103/PhysRevLett.98.227802.

116.Ratner M.A., Johansson P., Shriver D.F. Polymer Electrolytes: Ionic Transport Mechanisms and Relaxation Coupling // MRS Bull. - 2000. - V.25. - № 3. - P.31-37. DOI: 10.1557/mrs2000.16.

117. Angell C.A. Recent developments in fast ion transport in glassy and amorphous materials // Solid State Ion. - 1986. - V.18-19. - P.72-88. DOI: 10.1016/0167-2738(86)90091-3.

118.Agapov A.L., Sokolov A.P. Decoupling Ionic Conductivity from Structural Relaxation: A Way to Solid Polymer Electrolytes? // Macromolecules. American Chemical Society. - 2011. - V.44. - № 11. - P.4410-4414. DOI: 10.1021/ma2001096.

119.Liew C.-W., Ramesh S. Comparing Triflate and Hexafluorophosphate Anions of Ionic Liquids in Polymer Electrolytes for Supercapacitor Applications: 5 // Materials. Multidisciplinary Digital Publishing Institute. - 2014. - V.7. - № 5. -P.4019-4033. DOI: 10.3390/ma7054019.

120. Wen Z., Itoh T., Uno T., Kubo M., Yamamoto O. Thermal, electrical, and mechanical properties of composite polymer electrolytes based on cross-linked poly(ethylene oxide-co-propylene oxide) and ceramic filler // Solid State Ion. -2003. - V.160. - № 1. - P.141-148. DOI: 10.1016/S0167-2738(03)00129-2.

121. Ge X., Zhang F., Wu L., Yang Z., Xu T. Current Challenges and Perspectives of Polymer Electrolyte Membranes // Macromolecules. American Chemical Society. -2022. - V.55. - № 10. - P.3773-3787. DOI: 10.1021/acs.macromol.1c02053.

122. Angell C.A. Polymer electrolytes—Some principles, cautions, and new practices // Electrochimica Acta. - 2017. - V.250. - P.368-375. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.07.118.

123. Williams M.L., Landel R.F., Ferry J.D. The Temperature Dependence of Relaxation Mechanisms in Amorphous Polymers and Other Glass-forming Liquids // J. Am. Chem. Soc. - 1955. - V.77. - № 14. - P.3701-3707. DOI: 10.1021/ja01619a008.

124. White R.P., Lipson J.E.G. Polymer Free Volume and Its Connection to the Glass Transition // Macromolecules. American Chemical Society. - 2016. - V.49. - № 11. - P.3987-4007. DOI: 10.1021/acs.macromol.6b00215.

125.Bruce P.G., Gray F.M. POLYMER ELECTROLYTES II: PHYSICAL PRINCIPLES // SOLID STATE ELECTROCHEMISTRY / ed. Bruce P.G. Cambridge, UK: Cambridge University Press. - 1997. - V.5. - P.119-162.

126. Cohen M.H., Turnbull D. Molecular Transport in Liquids and Glasses // J. Chem. Phys. - 1959. - V.31. - № 5. - P.1164-1169. DOI: 10.1063/1.1730566.

127. Angell C.A., Liu C., Sanchez E. A New Type of Cation-Conducting Rubbery Solid Electrolyte: The Ionic Rubber // MRS Online Proc. Libr. OPL. - 1992. - V.293. -P.75. DOI: 10.1557/PROC-293-75.

128. Yang C.R., Perng J.T., Wang Y.Y., Wan C.C. Conductive behaviour of lithium ions in polyacrylonitrile // J. Power Sources. - 1996. - V.62. - № 1. - P.89-93. DOI: 10.1016/S0378-7753(96)02414-7.

129.MacFarlane D.R., Zhou F., Forsyth M. Ion conductivity in amorphous polymer/salt mixtures // Solid State Ion. - 1998. - V.113-115. - P.193-197. DOI: 10.1016/S0167-2738(98)00373-7.

130.Le Nest J.F., Gandini A., Cheradame H., Cohen-Addad J.P. Influence of lithium perchlorate on the properties of polyether networks: specific volume and glass transition temperature // Macromolecules. American Chemical Society. - 1988. -V.21. - № 4. - P.1117-1120. DOI: 10.1021/ma00182a044.

131.Angell C.A. Fast ion motion in glassy and amorphous materials // Solid State Ion. -1983. - V.9-10. - P.3-16. DOI: 10.1016/0167-2738(83)90206-0.

132. Angell C.A. Mobile Ions in Amorphous Solids // Annu. Rev. Phys. Chem. Annual Reviews. - 1992. - V.43. - № Volume 43,. - P.693-717. DOI: 10.1146/annurev.pc.43.100192.003401.

133. Arico A.S., Bruce P., Scrosati B., Tarascon J.-M., van Schalkwijk W. Nanostructured materials for advanced energy conversion and storage devices // Nat. Mater. - 2005. - V.4. - № 5. - P.366-377. DOI: 10.1038/nmat1368.

134.Kim D.-H., Hwang S., Cho J.-J., Yu S., Kim S., Jeon J., Ahn K.H., Lee C., Song H.-K., Lee H. Toward Fast Operation of Lithium Batteries: Ion Activity as the Factor To Determine the Concentration Polarization // ACS Energy Lett. American Chemical Society. - 2019. - V.4. - № 6. - P.1265-1270. DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00724.

135. Ganta K.K., Jeedi V.R., Katrapally V.K., Yalla M., Emmadi L.N. Effect of TiO2 Nano-Filler on Electrical Properties of Na+ Ion Conducting PEO/PVDF Based Blended Polymer Electrolyte // J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. - 2021. - V.31. - № 8. - P.3430-3440. DOI: 10.1007/s10904-021-01947-w.

136.Regu T., Ambika C., Karuppasamy K., Jeon J.-H., Jeong Y.-T., Vikraman D., Raj T.A.B., Kim H.-S. Al2O3-incorporated proton-conducting solid polymer

electrolytes for electrochemical devices: a proficient method to achieve high electrochemical performance // Ionics. - 2019. - V.25. - № 11. - P.5117-5129. DOI: 10.1007/s11581-019-03075-5.

137.Xu Y., Li J., Li W. A Strategy for Preparing Solid Polymer Electrolytes Containing In Situ Synthesized ZnO Nanoparticles with Excellent Electrochemical Performance: 15 // Nanomaterials. Multidisciplinary Digital Publishing Institute. -2022. - V.12. - № 15. - P.2680. DOI: 10.3390/nano12152680.

138. Lechartier M., Porcarelli L., Zhu H., Forsyth M., Guéguen A., Castro L., Mecerreyes D. Single-ion polymer/LLZO hybrid electrolytes with high lithium conductivity // Mater. Adv. RSC. - 2022. - V.3. - № 2. - P.1139-1151. DOI: 10.1039/D1MA00857A.

139.Li B., Su Q., Yu L., Wang D., Ding S., Zhang M., Du G., Xu B. Li0.35La0.55TO3 Nanofibers Enhanced Poly(vinylidene fluoride)-Based Composite Polymer Electrolytes for All-Solid-State Batteries // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society. - 2019. - V.11. - № 45. - P.42206-42213. DOI: 10.1021/acsami.9b14824.

140. Jagan M., Vijayachamundeeswari S.P. The significance of fillers in composite polymer electrolytes for optimizing lithium battery // Ionics. - 2024. - V.30. - № 2.

- P.647-675. DOI: 10.1007/s11581-023-05318-y.

141.Zhou D., Shanmukaraj D., Tkacheva A., Armand M., Wang G. Polymer Electrolytes for Lithium-Based Batteries: Advances and Prospects // Chem. - 2019.

- V.5. - № 9. - P.2326-2352. DOI: 10.1016/j.chempr.2019.05.009.

142. Tan C.G., Siew W.O., Pang W.L., Osman Z., Chew K.W. The effects of ceramic fillers on the PMMA-based polymer electrolyte systems // Ionics. - 2007. - V.13. -№ 5. - P.361-364. DOI: 10.1007/s11581-007-0126-7.

143.Przyluski J., Siekierski M., Wieczorek W. Effective medium theory in studies of conductivity of composite polymeric electrolytes // Electrochimica Acta. - 1995. -V.40. - № 13. - P.2101-2108. DOI: 10.1016/0013-4686(95)00147-7.

144. Wieczorek W., Such K., Florjanczyk Z., Stevens J.R. Polyether, Polyacrylamide, LiClO4 Composite Electrolytes with Enhanced Conductivity // J. Phys. Chem. -1994. - V.98. - № 27. - P.6840-6850. DOI: 10.1021/j100078a029.

145.Wieczorek W., Such K., Chung S.H., Stevens J.R. Comparison of Properties of Composite Polymeric Electrolytes Based on the Oxymethylene-Linked Polyethylene oxide) NaClO4 Electrolyte with Polyacrylamide or .alpha.-Al2O3 Additives // J. Phys. Chem. American Chemical Society. - 1994. - V.98. - № 36. -P.9047-9055. DOI: 10.1021/j100087a037.

146. Nan C.-W., Smith D.M. A.c. electrical properties of composite solid electrolytes // Mater. Sci. Eng. B. - 1991. - V.10. - № 2. - P.99-106. DOI: 10.1016/0921-5107(91)90115-C.

147. Bruggeman D. a. G. Berechnung verschiedener physikalischer Konstanten von heterogenen Substanzen. I. Dielektrizitätskonstanten und Leitfähigkeiten der Mischkörper aus isotropen Substanzen // Ann. Phys. - 1935. - V.416. - № 7. -P.636-664. DOI: 10.1002/andp.19354160705.

148.Landauer R. The Electrical Resistance of Binary Metallic Mixtures // J. Appl. Phys. - 1952. - V.23. - № 7. - P.779-784. DOI: 10.1063/1.1702301.

149.Nan C.-W. Physics of inhomogeneous inorganic materials // Prog. Mater. Sci. -1993. - V.37. - № 1. - P.1-116. DOI: 10.1016/0079-6425(93)90004-5.

150.Nakamura M. Conductivity for the site-percolation problem by an improved effective-medium theory // Phys. Rev. B. American Physical Society. - 1984. -V.29. - № 6. - P.3691-3693. DOI: 10.1103/PhysRevB.29.3691.

151.Wieczorek W., Siekierski M. A description of the temperature dependence of the conductivity for composite polymeric electrolytes by effective medium theory // J. Appl. Phys. - 1994. - V.76. - № 4. - P.2220-2226. DOI: 10.1063/1.357638.

152. Capuano F., Croce F., Scrosati B. Composite Polymer Electrolytes // J. Electrochem. Soc. IOP Publishing. - 1991. - V.138. - № 7. - P.1918. DOI: 10.1149/1.2085900.

153. Sonntag J., Lenoir B., Ziolkowski P. Electronic Transport in Alloys with Phase Separation (Composites) // Open J. Compos. Mater. - 2019. - V.09. - P.21-56. DOI: 10.4236/ojcm.2019.91002.

154. Croce F., Appetecchi G.B., Persi L., Scrosati B. Nanocomposite polymer electrolytes for lithium batteries // Nature. Nature Publishing Group. - 1998. -V.394. - № 6692. - P.456-458. DOI: 10.1038/28818.

155. Wang W., Yi E., Fici A.J., Laine R.M., Kieffer J. Lithium Ion Conducting Polyethylene oxide)-Based Solid Electrolytes Containing Active or Passive Ceramic Nanoparticles // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society. - 2017. -V.121. - № 5. - P.2563-2573. DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b11136.

156.Li Z., Huang H.-M., Zhu J.-K., Wu J.-F., Yang H., Wei L., Guo X. Ionic Conduction in Composite Polymer Electrolytes: Case of PEO:Ga-LLZO Composites // ACS Appl. Mater. Interfaces. - 2019. - V.11. - № 1. - P.784-791. DOI: 10.1021/acsami.8b17279.

157. Wieczorek W., Stevens J.R., Florjanczyk Z. Composite polyether based solid electrolytes. The Lewis acid-base approach // Solid State Ion. - 1996. - V.85. - № 1. - P.67-72. DOI: 10.1016/0167-2738(96)00042-2.

158.Zhou Q., Ma J., Dong S., Li X., Cui G. Intermolecular Chemistry in Solid Polymer Electrolytes for High-Energy-Density Lithium Batteries // Adv. Mater. Deerfield Beach Fla. - 2019. - V.31. - № 50. - P.e1902029. DOI: 10.1002/adma.201902029.

159. Wang Z., Huang X., Chen L. Understanding of Effects of Nano- Al2 O 3 Particles on Ionic Conductivity of Composite Polymer Electrolytes // Electrochem. SolidState Lett. IOP Publishing. - 2003. - V.6. - № 11. - P.E40. DOI: 10.1149/1.1615352.

160.Liu W., Lin D., Sun J., Zhou G., Cui Y. Improved Lithium Ionic Conductivity in Composite Polymer Electrolytes with Oxide-Ion Conducting Nanowires // ACS Nano. - 2016. - V.10. - № 12. - P.11407-11413. DOI: 10.1021/acsnano.6b06797.

161. Yang T., Zheng J., Cheng Q., Hu Y.-Y., Chan C.K. Composite Polymer Electrolytes with Li7La3Zr2O12 Garnet-Type Nanowires as Ceramic Fillers: Mechanism of Conductivity Enhancement and Role of Doping and Morphology // ACS Appl. Mater. Interfaces. - 2017. - V.9. - № 26. - P.21773-21780. DOI: 10.1021/acsami.7b03806.

162.Lin D., Liu W., Liu Y., Lee H.R., Hsu P.-C., Liu K., Cui Y. High Ionic Conductivity of Composite Solid Polymer Electrolyte via In Situ Synthesis of Monodispersed SiO2 Nanospheres in Polyethylene oxide) // Nano Lett. - 2016. -V.16. - № 1. - P.459-465. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04117.

163. Development of polymer blend morphology during compounding in a twin-screw extruder. Part I: Droplet dispersion and coalescence—a review // Polym. Eng. Sci. Wiley. - 1992. - V.32. - № 24. - P.1824-1833. DOI: 10.1002/PEN.760322405.

164.Ajitha A.R., Thomas S. Chapter 1 - Introduction: Polymer blends, thermodynamics, miscibility, phase separation, and compatibilization // Compatibilization of Polymer Blends / ed. A.r. A., Thomas S. Elsevier. - 2020. - P.1-29. DOI: 10.1016/B978-0-12-816006-0.00001-3.

165.Lyngaae-j0rgensen J., Utracki L. a. Dual phase continuity in polymer blends // Makromol. Chem. Macromol. Symp. - 1991. - V.48-49. - № 1. - P.189-209. DOI: 10.1002/masy.19910480117.

166. Serpe G., Jarrin J., Dawans F. Morphology-processing relationships in polyethylene-polyamide blends // Polym. Eng. Sci. - 1990. - V.30. - № 9. - P.553-565. DOI: 10.1002/pen.760300908.

167. Sinha Ray S., Pouliot S., Bousmina M., Utracki L.A. Role of organically modified layered silicate as an active interfacial modifier in immiscible polystyrene/polypropylene blends // Polymer. - 2004. - V.45. - № 25. - P.8403-8413. DOI: 10.1016/j.polymer.2004.10.009.

168.Utracki L.A. Compatibilization of Polymer Blends // Can. J. Chem. Eng. - 2002. -V.80. - № 6. - P.1008-1016. DOI: 10.1002/cjce.5450800601.

169. Yousfi M., Livi S., Dumas A., Crépin-Leblond J., Greenhill-Hooper M., Duchet-Rumeau J. Ionic compatibilization of polypropylene/polyamide 6 blends using an ionic liquids/nanotalc filler combination: morphology, thermal and mechanical properties // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry. - 2015. - V.5. - № 57. -P.46197-46205. DOI: 10.1039/C5RA00816F.

170. Vermant J., Cioccolo G., Nair K., Moldenaers P. Coalescence suppression in model immiscible polymer blends by nano-sized colloidal particles // Rheol. Acta. - 2004. - V.43. - P.529-538. DOI: 10.1007/s00397-004-0381-8.

171.Ammar A., Elzatahry A., Al-Maadeed M., Alenizi A.M., Huq A.F., Karim A. Nanoclay compatibilization of phase separated polysulfone/polyimide films for oxygen barrier // Appl. Clay Sci. - 2017. - V.C. - № 137. - P.123-134. DOI: 10.1016/j.clay.2016.12.012.

172.Al-Saleh M.H. Carbon nanotube-filled polypropylene/polyethylene blends: compatibilization and electrical properties // Polym. Bull. - 2016. - V.73. - № 4. -P.975-987. DOI: 10.1007/s00289-015-1530-1.

173.Xanthos M. Interfacial agents for multiphase polymer systems: Recent advances // Polym. Eng. Sci. - 1988. - V.28. - № 21. - P.1392-1400. DOI: 10.1002/pen.760282108.

174. Saleem M., Baker W.E. In situ reactive compatibilization in polymer blends: Effects of functional group concentrations // J. Appl. Polym. Sci. - 1990. - V.39. -№ 3. - P.655.

175.Karim A., Liu D.-W., Douglas J.F., Nakatani A.I., Amis E.J. Modification of the phase stability of polymer blends by fillers // Polymer. - 2000. - V.41. - № 23. -P.8455-8458. DOI: 10.1016/S0032-3861(00)00245-7.

176.Huang Y., Jiang S., Li G., Chen D. Effect of fillers on the phase stability of binary polymer blends: A dynamic shear rheology study // Acta Mater. - 2005. - V.53. -№ 19. - P.5117-5124. DOI: 10.1016/j.actamat.2005.07.021.

177.R A.A., G G.V., Mathew L., Saha P., Kalarikkal N., Thomas S., Strankowski M. Tuning of microstructure in engineered poly (trimethylene terephthalate) based blends with nano inclusion as multifunctional additive // Polym. Test. - 2018. -V.68. - P.395-404. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2018.03.052.

178. Chandran N., Chandran S., Maria H.J., Thomas S. Compatibilizing action and localization of clay in a polypropylene/natural rubber (PP/NR) blend // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry. - 2015. - V.5. - № 105. - P.86265-86273. DOI: 10.1039/C5RA14352G.

179. Gharzouli N., Rachida D., Riahi F., Bouchareb S. Effects of nanosilica filler surface modification and compatibilization on the mechanical, thermal and microstructure of PP/EPR blends // J. Adhes. Sci. Technol. - 2019. - V.33. - P.1-23. DOI: 10.1080/01694243.2018.1539157.

180.Huang S., Bai L., Trifkovic M., Cheng X., Macosko C.W. Controlling the Morphology of Immiscible Cocontinuous Polymer Blends via Silica Nanoparticles Jammed at the Interface // Macromolecules. American Chemical Society. - 2016. -V.49. - № 10. - P.3911-3918. DOI: 10.1021/acs.macromol.6b00212.

181.Hansen J.-P., McDonald I.R. Theory of Simple Liquids: with Applications to Soft Matter. Academic Press. - 2013. 637 p.

182.Namikawa H. Characterization of the diffusion process in oxide glasses based on the correlation between electric conduction and dielectric relaxation // J. Non-Cryst. Solids. - 1975. - V.18. - № 2. - P.173-195. DOI: 10.1016/0022-3093(75)90019-8.

183. Annual report - Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. National Academy of Sciences-National Research Council. - 1973. 516 p.

184. Wang Y., Fan F., Agapov A.L., Saito T., Yang J., Yu X., Hong K., Mays J., Sokolov A.P. Examination of the fundamental relation between ionic transport and segmental relaxation in polymer electrolytes // Polymer. - 2014. - V.55. - № 16. -P.4067-4076. DOI: 10.1016/j.polymer.2014.06.085.

185.Hodge I.M., Ingram M.D., West A.R. A new method for analysing the a.c. behaviour of polycrystalline solid electrolytes // J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. - 1975. - V.58. - № 2. - P.429-432. DOI: 10.1016/S0022-0728(75)80102-1.

186. Xu W., Angell C.A. Solvent-Free Electrolytes with Aqueous Solution-Like Conductivities // Science. American Association for the Advancement of Science. -2003. - V.302. - № 5644. - P.422-425. DOI: 10.1126/science.1090287.

187. P V. Ionic Conductivity and Diffusion at Infinite Dilution // CRC Hand Book Chem. Phys. CRC Press. - 1993. - P.5-92.

188. Wang Y., Fan F., Agapov A.L., Yu X., Hong K., Mays J., Sokolov A.P. Design of superionic polymers—New insights from Walden plot analysis // Solid State Ion. -2014. - V.262. - P.782-784. DOI: 10.1016/j.ssi.2013.09.026.

189. Angell C., Ansari Y., Zhao Z. Ionic Liquids: Past, present and future // Faraday Discuss. - 2012. - V.154. - P.9-27; discussion 81. DOI: 10.1039/C1FD00112D.

190.Ratner M.A., Shriver D.F. Ion transport in solvent-free polymers // Chem. Rev. American Chemical Society. - 1988. - V.88. - № 1. - P.109-124. DOI: 10.1021/cr00083a006.

191. Griffin P.J., Agapov A.L., Sokolov A.P. Translation-rotation decoupling and nonexponentiality in room temperature ionic liquids // Phys. Rev. E. American Physical Society. - 2012. - V.86. - № 2. - P.021508. DOI: 10.1103/PhysRevE.86.021508.

192.Nakanishi M., Griffin P., Mamontov E., Sokolov A.P. No fragile-to-strong crossover in LiCl-H2O solution // J. Chem. Phys. - 2012. - V.136. - № 12. -P.124512. DOI: 10.1063/1.3697841.

193.Howell F.S., Bose R.A., Macedo P.B., Moynihan C.T. Electrical relaxation in a glass-forming molten salt // J. Phys. Chem. American Chemical Society. - 1974. -V.78. - № 6. - P.639-648. DOI: 10.1021/j100599a016.

194. Sangoro J.R., Iacob C., Serghei A., Friedrich C., Kremer F. Universal scaling of charge transport in glass-forming ionic liquids // Phys. Chem. Chem. Phys. The Royal Society of Chemistry. - 2009. - V.11. - № 6. - P.913-916. DOI: 10.1039/B816106B.

195.Furukawa T., Mukasa Y., Suzuki T., Kano K. Microphase separation and ion-conduction mechanisms in polypropylene oxide/lithium perchlorate (LiClO4) complexes // J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. - 2002. - V.40. - № 7. - P.613-622. DOI: 10.1002/polb.10123.

196.Kunal K., Robertson C.G., Pawlus S., Hahn S.F., Sokolov A.P. Role of Chemical Structure in Fragility of Polymers: A Qualitative Picture // Macromolecules. American Chemical Society. - 2008. - V.41. - № 19. - P.7232-7238. DOI: 10.1021/ma801155c.

197.Dudowicz J., Freed K.F., Douglas J.F. The Glass Transition Temperature of Polymer Melts // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society. - 2005. - V.109. -№ 45. - P.21285-21292. DOI: 10.1021/jp0523266.

198.Malkin A.Y., Isayev A.I. Rheology: Concepts, Methods, and Applications. 3rd edition. Toronto: ChemTec Publishing. - 2017. 500 p.

199.Konaganti V.K., Ansari M., Mitsoulis E., Hatzikiriakos S.G. The extrudate swell of HDPE: Rheological effects // AIP Conf. Proc. - 2017. - V.1843. - № 1. -P.030001. DOI: 10.1063/1.4982980.

200.Malkin A., Ilyin S., Vasilyev G., Arinina M., Kulichikhin V. Pressure losses in flow of viscoelastic polymeric fluids through short channels // J. Rheol. - 2014. -V.58. - № 2. - P.433-448. DOI: 10.1122/1.4866181.

201.Mousavi S., Zadhoush A. Investigation of the relation between viscoelastic properties of polysulfone solutions, phase inversion process and membrane

morphology: The effect of solvent power // J. Membr. Sci. - 2017. - V.532. DOI: 10.1016/j.memsci.2017.03.006.

202. Li L., Zhang M., Rong M., Ruan W. Studies on the transformation process of PVDF from a to P phase by stretching // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry. - 2013. - V.4. - № 8. - P.3938-3943. DOI: 10.1039/C3RA45134H.

203.Dhevi D.M., Prabu A.A., Kim K.J. FTIR studies on polymorphic control of PVDF ultrathin films by heat-controlled spin coater // J. Mater. Sci. - 2016. - V.51. - № 7. - P.3619-3627. DOI: 10.1007/s10853-015-9685-6.

204. Gomes J., Nunes J.S., Sencadas V., Lanceros-Mendez S. Influence of the P-phase content and degree of crystallinity on the piezo- and ferroelectric properties of poly(vinylidene fluoride) // Smart Mater. Struct. - 2010. - V.19. - № 6. -P.065010. DOI: 10.1088/0964-1726/19/6/065010.

205. Cai X., Lei T., Sun D., Lin L. A critical analysis of the a, P and y phases in poly(vinylidene fluoride) using FTIR // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry. - 2017. - V.7. - № 25. - P.15382-15389. DOI: 10.1039/C7RA01267E.