Propiedades conductoras, ópticas y calorimétricas de electrolitos poliméricos sólidos de iones litio en polivinilpirrolidona y polimetilmetacrilato
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Date
2022
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Abstract
The conductive, calorimetric and optical behavior of solid polymer electrolytes (SPE) based on polyvinylpyrrolidone (PVP) and polymethylmethacrylate (PMM) with different ionic lithium salts (LiClO4, Li2CO3 and LiBr) is studied. The PVP-plasticized SPEs present low % transmittance, while those of PMM with Li2CO3 and LiClO4 are optically feasible for application in electrochemical display devices, and/or smart windows. Voltammetric analyses yielded optimal capacitive characteristics especially for the SPEs in LiClO4. The PMM and LiClO4 SPE, presents better ionic conductivity σ (1.090 mS/cm) and low resistivity (7.82Ω) which increases with increasing electrolyte concentration up to 0.75M. The tetrahedral geometry and high symmetry of the perchlorate ion establishes better channels in PMM films than in PVP films where the planar geometry of the carbonate becomes more dominant. According to chronoamperometry stability studies, all SPEs have good transfer and are maintained over time, having the lowest charge-discharge dispersion for LiClO4 0.25M-PMM (1.27%), Calorimetry studies evidenced differentiation in thermal stability depending on the lithium-ion source, being better for Li2CO3 (up to 310°C) and lower performance for LiClO4 (up to 180°C). The obtained ranges allow the SPE to be used in energy storage devices.
Description
Se estudia el comportamiento conductor, calorimétrico y óptico de electrolitos poliméricos sólidos (SPE), con base polivinilpirrolidona (PVP) y polimetilmetacrilato (PMM) con diferentes sales iónicas de litio (LiClO4, Li2CO3 y LiBr). Los SPE plastificados con PVP presentan bajos % de transmitancia, mientras que los de PMM con Li2CO3 y LiClO4 son ópticamente viables para aplicación en dispositivos de visualización electroquímica, y/o ventanas inteligentes. Los análisis voltamperométricos arrojaron óptimas características capacitivas especialmente para los SPE en LiClO4. Los SPE de PMM y LiClO4, presenta mejor conductividad iónica σ (1.090 mS/cm) y baja resistividad (7.82Ω) que se incrementa al aumentar la concentración del electrolito hasta 0.75M. La geometría tetraédrica y alta simetría del ion perclorato establece mejores canales en las películas de PMM que en las de PVP donde la geometría planar del carbonato se vuelve más dominante. De acuerdo a estudios de estabilidad de cronoamperometría, todos los SPE tienen buena transferencia y se mantienen en el tiempo, teniendo la menor dispersión de carga y descarga para LiClO4 0.25M-PMM (1.27%), Estudios de calorimetría evidenciaron diferenciación en la estabilidad térmica dependiendo de la fuente de iones litio, siendo mejor para Li2CO3 (hasta 310°C) y menor desempeño para LiClO4 (hasta 180°C). Los alcances obtenidos permiten que los SPE sean utilizados en dispositivos de almacenamiento de energía.
Keywords
Electrolitos poliméricos sólidos, Impedancia electroquímica, Conductividad iónica, Band gap, Voltamperometría cíclica, Capacitancia
Citation
Paladinez Urbano, I. A. (2022). Propiedades conductoras, ópticas y calorimétricas de electrolitos poliméricos sólidos de iones litio en polivinilpirrolidona y polimetilmetacrilato. Universidad Santiago de Cali.