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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/766| Polímeros conjugados benzoato-benzoditiofeno para su implementación en electrolitos compuestos sólidos de baterías de ion-litio | |
| Brayan Gilberto Quiriarte Villegas | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Maestría en tecnología de polímeros | |
| En este trabajo de tesis se desarrollaron electrolitos compuestos, sólidos de partículas de Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO) y poli(óxido de etileno) (PEO), e incorporando capas interfaciales sobre la superficie de LLZTO con diferentes polímeros conjugados (PC) para su implementación en baterías de ion-litio (LIB). Estas capas están compuestas por tres nuevos polímeros a base de poliarilos de tipo benzoato-benzoditiofeno (Bz-BDT) con unidades etilenglicol y uno sin las unidades etilenglicol a manera de referencia. La síntesis de los polímeros se llevó a cabo mediante una reacción de acoplamiento cruzado de Stille, permitiendo la alternancia entre unidades benzoato como grupo electrón aceptor (ArA) y de unidades BDT como grupo electrón donador (ArD), lo cual proporciona a los polímeros un efecto electrónico de “estira y empuja” o “push-pull” que promueve la movilidad de cargas a lo largo de la cadena conjugada. Como variante en su estructura, se incluyeron tres tipos de cadenas glicólicas en el radical benzoato: una compuesta por tres cadenas glicólicas (3GlyBz-BDT), otra con una cadena glicólica con terminación metoxi (GlyBz-BDT), la otra con una cadena glicólica con terminación cloro (ClGlyBz-BDT), y una sin unidades glicólicas; es decir un metilbenzoato (Bz-BDT). La estructura química de las moléculas se confirmó empleando técnicas de resonancia magnética nuclear de protón y de carbono (RMN C), además de cromatografía de permeación en gel (GPC), espectroscopia de ultravioleta-visible (UV-Vis) y espectroscopia de fluorescencia. La estabilidad térmica de los polímeros conjugados fue confirmada mediante análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC), mientras que la electroactividad de las moléculas se comprobó mediante voltametría cíclica (CV). Los polímeros fueron utilizados para recubrir las nanopartículas cerámicas de 113H y LLZTO, que posteriormente se introdujeron en una matriz de poli(óxido de etileno) (PEO), la cual posee una sal disuelta de bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio (LiTFSI) para formar un composito electrolítico con alta conductividad iónica (LLZTO@PC/PEO). El composito fue analizado mediante difracción de rayos X (DRX) para comprobar la reducción de la cristalinidad del PEO al incorporar las nanopartículas cerámicas, cuya función también es actuar como aglutinante y difusor de los iones dentro del sistema. Por otro lado, mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) se evidenció que el recubrimiento con los polímeros conjugados permite una mejor incorporación de las partículas cerámicas dentro de la matriz de PEO, reduciendo la segregación de fases. Además, mediante análisis térmico se observó que los sistemas con mayor compatibilidad también presentaban mayor resistencia a la temperatura (380 °C). Los electrolitos compuestos sólidos fueron analizados por espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), donde se observó un aumento en la conductivdad iónica en los sistemas en los que el recubrimiento con polímeros conjugados posee una y tres unidades glicólicas. La mejora en la conductividad iónica se debe, probablemente, a la migración de Li a lo largo de la región interfacial o a través de la vía de percolación de LLZTO, y no a la incorporación de la matríz de PEO. + La investigación llevada a cabo en este trabajo de tesis representa una alternativa innovadora y prometedora para el desarrollo de nuevos sistemas de baterías ion-litio en estado sólido. | |
| 2024 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis de Maestría |
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