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Redes dinámicas sin catalizadores para electrolitos de polímeros sólidos autocurativos y reciclables

Brian B Jing, Christopher M Evans

    Journal of the American Chemical Society
    |November 20, 2019
    PubMed
    Resumen

    Las redes dinámicas de polímeros son prometedoras como electrolitos sólidos. La optimización del contenido de litio bis (trifluorometanosulfonil) imida (LiTFSI) mejora la conductividad y las propiedades de autocuración para aplicaciones de energía sostenible.

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    Área de la Ciencia:

    • Ciencias de los materiales
    • La electroquímica
    • Química de los polímeros

    Sus antecedentes:

    • Las redes dinámicas de polímeros covalentes ofrecen propiedades de reprocesamiento y autocuración.
    • Su aplicación como electrolitos sólidos sigue siendo limitada debido a los desafíos en la optimización del transporte de iones y la estabilidad mecánica.

    Objetivo del estudio:

    • Investigar la influencia de la concentración de sales de litio bis (trifluorometanosulfonil) imida (LiTFSI) en el transporte de iones y la dinámica de la red en redes dinámicas de polímeros basadas en óxido de polietileno.
    • Evaluar el potencial de estas redes dinámicas como electrolitos sólidos sostenibles.

    Principales métodos:

    • Síntesis de redes de polímeros a base de óxido de polietileno con diferentes concentraciones de LiTFSI.
    • Espectroscopia de impedancia electroquímica para medir la conductividad iónica.
    • Medidas reológicas (módulo de corte, relajación de tensión) para caracterizar las propiedades mecánicas.
    • Evaluación de la capacidad de reprocesamiento y autocuración.

    Principales resultados:

    • La conductividad iónica alcanzó un máximo de 3,5 × 10−4 S/cm en una concentración óptima de LiTFSI.
    • La concentración de LiTFSI tuvo un impacto significativo en las propiedades mecánicas, con un módulo de corte que oscila entre 1 y 10 MPa y una relajación de tensión que varía en dos órdenes de magnitud.
    • Las redes demostraron una disolución y curación eficientes, recuperando la conductividad después del daño.

    Conclusiones:

    • Las redes dinámicas de polímeros se pueden adaptar con LiTFSI para lograr una conductividad iónica significativa.
    • Estos materiales exhiben propiedades mecánicas ajustables y excelentes capacidades de autocuración, cruciales para aplicaciones de electrolitos sólidos.
    • El carácter reprocesable y autocurativo de estas redes pone de relieve su potencial como electrolitos sólidos sostenibles para dispositivos de almacenamiento de energía.