Diferencias de nivel molecular en el comportamiento de la disolución y el transporte iónico en el homopolímero basado...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Ciencia de los Polímeros

Sus antecedentes:

• Los electrolitos de copolímero de bloque (BCE) ofrecen potencial como electrolitos de estado sólido para baterías de litio.
• El polistireno-bloqueo-polietileno-óxido (SEO) mezclado con LiTFSI forma electrolitos mecánicamente robustos con nanodomainos distintos.

Objetivo del estudio:

• Comprender fundamentalmente la conductividad y los mecanismos de transporte en los BCE SEO-LiTFSI en comparación con los homopolímeros PEO-LiTFSI.
• Investigar el efecto de la concentración de sal en la solvación iónica, la asociación, la distribución y la conductividad.

Principales métodos:

• Mediciones de la conductividad iónica.
• Espectroscopia de infrarrojos con transformación de Fourier (FTIR).
• Es una espectroscopia Raman.
• Simulaciones de dinámica molecular a escala atómica.

Principales resultados:

• Tanto el BCE como los electrolitos homopolímeros muestran una conductividad máxima en una relación Li/EO de 1/12.
• Más allá de 1/12, la conductividad del homopolímero disminuye significativamente, mientras que la conductividad BCE permanece estable.
• Los datos FTIR y Raman indican diferentes comportamientos de solvación iónica y asociación entre BCE y homopolímeros a concentraciones de sal más altas.

Conclusiones:

• Los BCE mantienen una alta conductividad en un rango de concentración de sal más amplio debido a la segregación de iones en las interfaces de dominio.
• El exceso de sal en los BCE se secuestra en las interfaces, preservando los sitios de disolución óptimos dentro de los nanodomainos conductores.
• Este mecanismo de secuestro de sal interfacial es clave para el rendimiento superior de los BCE como electrolitos en estado sólido.