Conductividad iónica en nuevos compositos (PEO)10(CF3COONa)-X% Al2O3

Ionic conductivity of (PEO)10(CF3COONa)-X % Al2O3 composites Abstract

Se incrementó la conductividad iónica del electrolito sólido polimérico (PEO)₁₀CF₃COONa mediante formación de nuevos compositos, adicionando partículas de óxido de aluminio (Al₂O₃) como relleno. Los compositos fueron preparados por disolución en solvente líquido y la caracterización por espectroscopia de impedancias (EI) con configuración de electrodos Pt/electrolito/Pt. Reducción de hasta dos órdenes de magnitud en la resistencia, se observó en diagramas de Nyquist; combinando polióxido de etileno (PEO) con trifluoroacetato de sodio (CF₃COONa). Al agregar partículas de Al₂O₃, la reducción en resistencia llego a ser hasta de tres órdenes de magnitud, a temperatura ambiente. Los gráficos de conductividad DC en función de la concentración, mostraron incremento de conductividad iónica a bajas concentraciones de alúmina. El composito conductor iónico sintetizado mostró conductividad de 2.00x10^-5 Scm^-1 temperatura ambiente y 7.70x10^-4 Scm^-1, temperatura de 383 K. Se presentó comportamiento Arrhenius en dos regiones de diagramas de conductividad con temperatura, indicando proceso térmicamente activado. Para altas concentraciones de Al₂O₃ se observó comportamiento Vogel-Tamman-Fulcher (VTF). Las variaciones de conductividad con concentración de Al₂O3, están asociadas con número de sitios involucrados en trasporte iónico, a través de interacciones Lewis ácido–base, entre partículas de Al₂O₃ y especies iónicas del electrolito.

INTRODUCCIÓN

​La producción y almacenamiento de energía mediante baterías recargables y celdas combustibles para diferentes dispositivos electroquímicos, han generado gran interés en el estudio de electrolitos sólidos poliméricos (ESP) con propiedades óptimas para su funcionamiento en las diferentes condiciones de trabajo a las que están sometidas (Zhou et al. 2013). A diferencia de los electrolitos líquidos, generalmente usados en dichos dispositivos, los electrolitos sólidos presentan algunas ventajas entre las que se encuentran: la posibilidad de múltiples formas, tamaños y la disminución de riesgos por derrame del líquido en el manejo.

La limitada cantidad de electrolitos sólidos con altos valores de conductividad iónica y las reacciones químicas que se presentan en las interfaces electrodo electrolito de los sistemas electroquímicos, ha incrementado el costo de electrolitos sólidos comerciales (Lim et al. 2011). Por lo tanto es necesaria la síntesis y caracterización de nuevos electrolitos sólidos y compositos, de bajo costo o de fácil fabricación, con mejores propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas.