Electrolito polimérico modificado con aditivos inorgánicos para ánodos de litio metálico

CALDERÓN, CECILIA ANDREA; LEIVA, EZEQUIEL P. M.; GUILLERMINA L. LUQUE; CARLOTTA FRANCIA; JULIA AMICI; BARRACO, DANIEL E.; SILVIA BODOARDO

Montevideo

Congreso; XXIV Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquímica SIBAE 2020; 2020

Sociedad Iberoamericana de Electroquímica

La necesidad de prescindir de fuentes fósiles de energía y de transformar la matriz energética de manera de aumentar la participación de fuentes energéticas sustentables, demandan el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía más potentes y de mayor densidad energética. La tecnología actual basada en baterías de ión litio (Li-ion) se encuentra en su límite máximo de capacidad energética lo cual ha atraído la atención hacia nuevas tecnologías basadas en reacciones electroquímicas multielectrónicas. Las baterías de litio azufre (Li-S), con una densidad energética teórica hasta 5 veces mayor que las de Li-ion, son consideradas la próxima generación de baterías comerciales. Sin embargo, existen algunos problemas a solucionar para mejorar el rendimiento de estas baterías y ampliar su aplicación. Una batería de Li-S durante su funcionamiento sufre de efecto shuttle debido a la gran solubilidad de los polisulfuros de litio en el electrolito, disminuyendo la eficiencia coulómbica y el tiempo de vida útil de la celda. Además, existen serios riesgos de cortocircuito debido a que, durante el ciclado de la celda, el litio metálico se deposita formando dendritas, las cuales al crecer pueden perforar el separador. Dentro de las diversas estrategias utilizadas para solucionar estos problemas, el reemplazo de los electrolitos líquidos por electrolitos poliméricos es muy interesante debido a la posibilidad de diseñar las propiedades del material a partir de su composición. En el presente trabajo mostramos el comportamiento de una membrana polimérica basada en grupos metacrilatos como electrolito polimérico compuesto en celdas con electrodos de litio metálico. La membrana se preparó mediante polimerización radicalaria activada térmicamente, sin necesidad de solventes, lo cual permite agregar hasta un 80% en peso de aditivos inorgánicos sin detrimento de las propiedades mecánicas de la membrana. El uso de aditivos inorgánicos permite mejorar tanto la conductividad iónica como las propiedades mecánicas de la membrana, lo cual inhibe la formación de dendritas, mejorando la eficiencia coulómbica, ciclabilidad y seguridad de la celda.