Geles Poliméricos como Electrolitos en Baterías Recargables de Aluminio

Resumen

Con el objetivo de preparar electrolitos sólidos, y por tanto más seguros, para baterías de aluminio recargables, se ha estudiado la capacidad de formar geles poliméricos con una amplia variedad de polímeros en el disolvente eutéctico profundo (DES) AlCl3:urea con una composición de 1,5:1 (uralumina 150). Los polímeros utilizados, cuyo peso molecular a fin de hacerlos comparables era próximo a 100.000 g mol-1, fueron: polióxido de etileno (PEO), poli (ε-caprolactona) (PCL), polidimetilsiloxano (PDMS), polivinilpirrolidona (PVP), poliformal (PVF), poliuretanos termoplásticos (TPU), polimetacrilato de metilo (PMMA) y un copolímero de este con metacrilato de butilo (P(BM-co-MMA), poliacetato de vinilo (PVAc) y el elastómero poli(estireno-etileno-butileno-estireno) (SEBS). Los electrolitos sólidos se prepararon por disolución directa de cada uno de los polímeros en uralumina 150. Después se evaluó la relación que existe entre la estructura química de las cadenas, sus propiedades térmicas y el estado de agregación de los polímeros a la temperatura de mezclado de 70 oC, junto con su capacidad de disolución y gelificación en uralumina 150. También se caracterizaron las propiedades electroquímicas de los electrolitos tipo gel mediante voltametría cíclica y espectroscopia de impedancias. De todos los polímeros analizados, solo PEO, PCL y PDMS se disuelven en uralumina 150. De ellos, solo PEO y PDMS permiten obtener unas propiedades, tanto mecánicas como electroquímicas, adecuadas para la aplicación buscada, manteniendo la concentración de polímero por debajo del 5 % en peso. Finalmente, se ha descrito la estructura molecular tanto de uralumina 150 como de los ionogeles poliméricos, utilizando espectroscopia vibracional y simulaciones computacionales por cálculos basados en la teoría del funcional de densidad (DFT)