Efeito da adição de líquidos iônicos em um copolímero elastomérico para preparação de eletrólitos sólidos para baterias de íon lítio

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Silva Filho, Sinval Braz da [UNIFESP]
• Orientador(a): Camilo, Fernanda Ferraz [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• dARK ID: ark:/48912/001300001mxwv
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Eletroquímica; Eletrólito; Baterias; Líquidos iônicos; Elastômero
• Link de acesso: https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=3819431; http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/48404

A busca por eletrólitos sólidos para dispositivos eletroquímicos (baterias, células combustíveis) é objeto de intensa pesquisa devido aos seus benefícios com relação aos líquidos, principalmente, devido a aspectos de processabilidade, manuseio e supressão de vazamentos. Embora estudos envolvendo novos eletrólitos poliméricos sólidos tenham sido reportados, a investigação por materiais que combinem boa resistência mecânica, elasticidade, estabilidade química e térmica e condutividade iônica ainda é incipiente. Nesse contexto, a primeira parte dessa dissertação foca na preparação e caracterização de eletrólitos poliméricos sólidos constituídos por um elastômero comercial conhecido como PEBAX-2533, que contém 80 % de unidades de poliéter (PE) e 20 % de poliamida (PA), modificado com três diferentes líquidos iônicos (EMImTf2N, EMImFAP, EMImTCB). A seguir, um sal de lítio, LiTf2N, foi acrescentado aos filmes de PEBAX-2533 contendo 10 % dos líquidos iônicos citados a fim de produzir eletrólitos poliméricos sólidos para baterias de íons lítio. Os eletrólitos de PEBAX-2533 com quantidades de líquidos iônicos superiores a 25 % apresentaram gotículas do líquido na superfície do filme, indicando segregação das fases. Esse fato não foi observado para os filmes contendo 10 % do sal e, portanto, apenas esses eletrólitos foram utilizados nos estudos seguintes. Os resultados mostraram que nessa porcentagem, os íons dos líquidos iônicos acomodam-se nos espaços vazios existentes nas regiões amorfas do PEBAX-2533. Esses filmes apresentaram condutividade iônica na ordem de 10-6 Scm-1 a 25 oC. Quando o sal de lítio, LiTf2N, foi adicionado a esses eletrólitos precursores de PEBAX-2533 e líquidos iônicos, a condutividade diminuiu devido a formação de agregados de Li+ com os ânions dos líquidos iônicos, que apresentam baixa mobilidade e, portanto, não contribuem para o aumento da condutividade. Pelas análises, pode-se concluir que os agregados de Li+ com líquidos iônicos e os cátions Li+ livres também ocupam os espaços vazios do elastômero e que os íons livres de Li+ estabelecem interações íon-dipolo permanente com as cadeias de PE. Os eletrólitos compostos por PEBAX-2533, líquidos iônicos e LiTf2N apresentaram estabilidade térmica até 200 °C. Com a agregação de poli(óxido de etileno) (PEO) nos filmes de PEBAX-2533 e 10 % de líquidos iônicos acrescidos de LiTf2N a 40 oC obteve-se um eletrólito com condutividade da ordem de 9,2 x 10-5 Scm-1.