La profesora de Texas A&M University, la Dra. Jodie L.Lutkenhaus, está un paso más cerca de lograr su objetivo de crear una batería hecha completamente de polímeros, que tiene el potencial de cargarse y descargarse mucho más rápido que las baterías tradicionales. Lutkenhaus, profesora asociada en elArtie McFerrin, Departamento de Ingeniería Química, ha detallado sus hallazgos más recientes sobre estos polímeros en un artículo en Materiales naturales .
Un obstáculo importante para crear una batería de polímero 100 por ciento libre de metales es encontrar un polímero que sea electroquímicamente activo, lo que significa que debe ser capaz de almacenar e intercambiar electrones. Lutkenhaus, junto con un equipo de investigadores, incluido el candidato a doctoradoShaoyang Wang, cree que los polímeros de radicales orgánicos funcionarán. Debido a su estructura química, los polímeros de radicales orgánicos son muy estables y reactivos. Tienen un solo electrón en el grupo de radicales, y este electrón desapareado permite una rápida transferencia de carga en estos polímeros.durante las reacciones redox.
Según Lutkenhaus, el principal atractivo de esta clase de polímero radica en la velocidad de la reacción. "Estos polímeros son muy prometedores para las baterías porque pueden cargarse y descargarse mucho más rápido que cualquier batería común en un teléfono o dispositivo similar. Estola carga rápida podría cambiar drásticamente la forma en que se utilizan los vehículos eléctricos en la actualidad ".
Las propiedades redox activas de los polímeros de radicales orgánicos se conocen desde hace algún tiempo. Sin embargo, antes de esta investigación, no se había descrito el mecanismo exacto por el cual los electrones y los iones se transportan a través del polímero. En parte, la escala y la velocidad enEstas reacciones hacen que sea difícil capturar datos confiables. Sin embargo, Lutkenhaus y su equipo pudieron capturar mediciones increíblemente detalladas utilizando un dispositivo especializado, una microbalanza electroquímica de cristal de cuarzo con monitoreo de disipación EQCM-D.
El uso de un EQCM-D es bastante simple, pero funciona en escalas tremendamente pequeñas. Lutkenhaus explicó la configuración experimental: "A medida que cargamos y descargamos el polímero, en realidad lo pesamos, por lo que sabemos exactamente cuánto pesaincluso con precisión de nanogramos. El dispositivo es tan sensible que podemos medir los iones que entran y salen del polímero de radicales orgánicos ".
Los resultados del análisis EQCM-D condujeron a resultados algo inesperados. Antes de esta investigación, el consenso era que solo se transportaban aniones en este proceso. Sin embargo, los resultados muestran que los iones de litio también se transportan. Además, el comportamiento y el transportede los iones parece depender más del electrolito que del propio polímero.
Con esta comprensión más profunda de los procesos subyacentes, Lutkenhaus planea analizar más de cerca las interacciones entre electrolitos y polímeros.
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas A&M . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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