Geles Poliméricos como Electrolitos en Baterías Recargables de Aluminio

espanolCon el objetivo de preparar electrolitos solidos, y por tanto mas seguros, para baterias de aluminio recargables, se ha estudiado la capacidad de formar geles polimericos con una amplia variedad de polimeros en el disolvente eutectico profundo (DES) AlCl3:urea con una composicion de 1,5:1 (uralumina 150). Los polimeros utilizados, cuyo peso molecular a fin de hacerlos comparables era proximo a 100.000 g mol-1, fueron: polioxido de etileno (PEO), poli (e-caprolactona) (PCL), polidimetilsiloxano (PDMS), polivinilpirrolidona (PVP), poliformal (PVF), poliuretanos termoplasticos (TPU), polimetacrilato de metilo (PMMA) y un copolimero de este con metacrilato de butilo (P(BM-co-MMA), poliacetato de vinilo (PVAc) y el elastomero poli(estireno-etileno-butileno-estireno) (SEBS). Los electrolitos solidos se prepararon por disolucion directa de cada uno de los polimeros en uralumina 150. Despues se evaluo la relacion que existe entre la estructura quimica de las cadenas, sus propiedades termicas y el estado de agregacion de los polimeros a la temperatura de mezclado de 70 oC, junto con su capacidad de disolucion y gelificacion en uralumina 150. Tambien se caracterizaron las propiedades electroquimicas de los electrolitos tipo gel mediante voltametria ciclica y espectroscopia de impedancias. De todos los polimeros analizados, solo PEO, PCL y PDMS se disuelven en uralumina 150. De ellos, solo PEO y PDMS permiten obtener unas propiedades, tanto mecanicas como electroquimicas, adecuadas para la aplicacion buscada, manteniendo la concentracion de polimero por debajo del 5 % en peso. Finalmente, se ha descrito la estructura molecular tanto de uralumina 150 como de los ionogeles polimericos, utilizando espectroscopia vibracional y simulaciones computacionales por calculos basados en la teoria del funcional de densidad (DFT) EnglishIn the search for solid, and thus safer, electrolytes for aluminium rechargeable batteries, a variety of polymers that allow the preparation of gel-like electrolytes from the deep eutectic solvent (DES) AlCl3:urea at a composition of 1.5:1 (uralumina 150) is studied. The polymers evaluated, with molecular weights of around 100.000 g mol-1 for comparative purposes, were: polyethylene oxide (PEO), poly(e-caprolactone) (PCL), poly (dimethyl siloxane) (PDMS), poly(vinyl pyrrolidone) (PVP), polyformal (PVF), thermoplastic polyurethanes (TPU), polymethacrylates (PMMA, P(BM-co-MMA)), polyacetates (PVAc) and the elastomer poly(styrene-ethylene-butylene-styrene) (SEBS). Firstly, the gel-like electrolytes were prepared by direct dissolution of each of the polymers in uralumina. Subsequently, the relationship between the chain molecular structure, thermal properties and aggregation state at the mixing temperature of 70 oC, was evaluated and related with the capacity of the polymers to dissolve an gelify in uralumina 150. The electrochemical properties of the electrolytes were evaluated by both cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. Among all the polymers tested, only PEO, PCL and PDMS can be effectively dissolved in uralumina 150. Among these, only PEO and PDMS, at concentrations below 5 wt%, present both mechanical and electrochemical suitability for the application. . Finally, the molecular structure of uralumina 150 and the polymeric ionogels was described using vibrational spectroscopy together with computational simulations by density functional theory (DFT) calculations