Estudio del efecto de la concentración de entrecruzante sobre la conductividad de materiales poliméricos como separadores de baterías de ion Li

Abstract

Las baterías de Li, tecnologías que durante la última década han incrementado exponencialmente su aplicación, están formadas por componentes indispensables como son los materiales de electrodo, separador y electrolito. Si bien los estudios y desarrollos para mejorar esta tecnología se focalizan en cada uno de estos, los electrolitos sólidos han despertado interés como una alternativa a los electrolitos líquidos comúnmente utilizados en tecnologías. Entre ellos, existen los electrolitos sólidos poliméricos, los cuales presentan ventajas en comparación con sus análogos líquidos, lo que mejora la seguridad. Los electrolitos sólidos poliméricos, también denominados electrolitos de gel poliméricos (GPE, por sus siglas en inglés Gel Polymer Electrolyte) tienen una mayor estabilidad térmica y reducen significativamente el riesgo de que estas perforen el separador para provocar un cortocircuito. Con el objetivo de obtener materiales que puedan funcionar como electrolitos sólidos poliméricos, se optó por la generación de hidrogeles obtenidos a partir de monómeros derivados de ácido metacrílico. Métodología: en este trabajo se obtuvieron matrices entrecruzadas utilizando 2-hidroxietilmetacrilato (HEMA, monómero), etilenglicol dimetacrilato (EGDMA, entrecruzante) y 2,2’-azabisisobutironitrilo (AIBN) como iniciador radicarlario, con agua destilada como solvente. La reacción de obtención se llevó a cabo durante 2hs a 60°C. Se utilizaron distintas cantidades de EGDMA en concentraciones de 0,5; 1,0 y 1,5% p/p (denominadas HEA 0,5, HEA 1,0 y HEA 1,5, respectivamente) con respecto a la masa de HEMA, para obtener membranas con distinto grado de entrecruzamiento. Las matrices entrecruzadas se obtuvieron realizando la reacción de polimerización en un molde de teflón (1mm de espesor) soportado entre placas rectangulares de vidrio. Estas matrices se cortaron en forma circular (2 cm de diámetro), se lavaron y se dejaron secaron por liofilización. Estas membranas secas fueron cargadas con soluciones acuosas de LiCl (V=198 μl) con una cantidad de sal igual al 5%p/p respecto a la masa de la membrana. Una vez hinchadas las membranas con la solución, se secaron por lioflización hasta peso constante. Se mantuvieron en desecador con humedad controlada (27% Humedad relativa) durante 24 horas y se les determinó la conductividad a través de espectroscopía de impedancia electroquímica. Se adjuntan los datos crudos de los ensayos de impedancia como archivos en formato Microsoft Excel (.XLS). Se observó un aumento en la conductividad a medida que aumenta la concentración de entrecruzante; es decir, la reticulación de la matriz.