Síntesis y caracterización de electrolitos poliméricos en fase gel compuestos de líquidos iónicos Y PvdF-HFP

Abstract

Se han sintetizado un conjunto de membranas de electrolito de polímero en fase gel con Zn(Tf)2 como sal iónica, NMP como disolvente, líquido iónico 1-Butyl-3-methylimidazolium triflato y PVdF-HFP. Se obtienen membranas con una buena resistencia mecánica y conductividad iónica. A través de las diferentes técnicas de caracterización electroquímica se obtuvieron las siguientes conclusiones:  La difracción de rayos-x muestra que las membranas obtenidas son más amorfas con la adición de la sal y del LI. La Espectroscopía de Infrarrojos muestra que en el polímero PVdF-HFP puro se produce un cambio de fase, pasando de una fase-α no polar al utilizar como disolvente THF, a fase-β cuando añadimos como disolvente NMP, esta fase se caracteriza por ser polar, lo que la hace más idónea para ser utilizada como electrolito. También se observa el aumento de triflato libre con la adición de sal y se deduce la posible coordinación del grupo carbonilo con los cationes Zn2+. -A través del análisis DSC obtenemos que el rango de temperaturas, de 10 a 800 es suficientemente amplio como para permitir la utilización de estas membranas como separadores en baterías poliméricas. -La adición de la sal ZnTf2 provoca un aumento significativo del transporte catiónico. Este hecho se puede explicar por la participación del NMP que se encuentra dentro de la membrana y que interacciona con los cationes Zn++, como se ha demostrado mediante los registros de ATR-FTIR -Con la voltametría cíclica vemos que todas las membranas tienen un comportamiento oxidación-reducción cuasi-reversible. También queda reflejado cómo al aumentar la concentración de ZnTf2, las intensidades de pico crecen lo que está en concordancia con los resultados obtenidos en ATR-FTIR, donde obtuvimos que al aumentar la concentración de ZnTf2, los iones libres son mayores y como consecuencia la conductividad aumentaría. Se obtiene que este tipo de membranas pueden ser aplicadas a la construcción práctica de baterías.

La conductividad aumenta significativamente con sólo la adición de LI. La sal da lugar a un aumento de la conductividad con un valor del mismo orden que el obtenido al añadir sólo LI. La conductividad iónica sigue un comportamiento del tipo Vogel-Fulcher-Tamman (VTF) con el aumento de la temperatura y se observa que a 0.4 M disminuye respecto a las otras concentraciones más pequeñas. . -El estudio mediante voltametría lineal nos informa de que la adición de sal perjudica la estabilidad electroquímica de las membranas. -Corroboramos el intercambio catiónico gracias a la prueba EDX que muestra la existencia de Zn en el electrodo de Pt utilizado en la voltametría lineal con una celda asimétrica.