Zein polimero dira hautagai lehiakorrak elektrolito gisa erabiltzeko?
Elektrolito polimerikoen propietate elektrokimikoak polimeroaren propietate termikoekin lotuta daude. Propietate horien artean, polimero amorfoa eta malgua bilatzen da, pisu molekular handia eta talde kimiko polarrak dituena. Historikoki, polimero ezberdinak proposatu dira piletan aplikatzeko, eta horietako asko gure eguneroko bizitzan erabiltzen dira.
- Polia (etileno oxidoa) (PEO) material biobateragarria eta ez toxikoa da, eta pisu molekular txikiko homologoa biomedikuntzan erabiltzen da.
- Polia (metilo-metakrilatoa) (PMMA) material gogorra eta atzamarkekiko erresistentea da, eta medikuntzan asko erabiltzen da, adibidez, hezurretako eta hortzetako protesietan eta hainbat estalduretan.
- Polikarbonatoa (PC), material ez-toxikoa denez, aplikazio askotan aurki daiteke: paneletan, makineria industrialean edo ezkutu teknologikoetan.
- Poliakrilonitriloa (PAN), egonkortasun termiko handikoa, erresistentzia eta elastikotasun-modulua dituena, zuntz sintetikoak (akrilikoak) fabrikatzeko erabiltzen da.
- Polietilenoa (PE), erresistentzia termiko eta kimiko ona eskaintzen duena, elikagai-ontzietan, film estirabagarrietan eta kosmetikoetarako eta produktu farmazeutikoetarako hodietan erabiltzen da.
- Polibinilideno fluoruroa (PVDF) erresistentea da produktu kimikoekiko eta tenperaturarekiko, eta tanke kimikoen estalduretan aurki daiteke.
Polimero horiek baterietan aplikatzeko, haien kimika egokitu behar izan da gailu horien eskaerak asetzeko. Zehazki, kateen mugimendu segmentarioa hobetzea, talde zurrunen ordez malguagoak jarriz.
Proposatutako polimeroen artean, PEOa 1980ko hamarkadan iradoki zen, eta gaur egun erreferentziazko materiala da eremu horretan. Litiozko metalezko elektrodo negatiboarekin bateragarria da eta 70 ° C-ko eroankortasun ona ematen du. Hala ere, anioia katioia baino azkarrago desplazatzen dela ikusten da, eta horrek polarizazioa eragiten du ziklatzean. Gainera, etileno oxidoaren unitateek tentsio handian oxidatzeko joera dute, eta horrek tentsio-egonkortasun eskasa eragiten du, eta tentsio handiko material aktiboekin kontaktuan jartzea mugatzen du. Hala ere, aipatzekoa da litiozko ioien matrize eroale gisa bateria komertzial batean erabiltzen den kimika polimeriko bakarra dela (BlueSolutions-ek garatutako teknologia).
Litiozko ioien eroankortasuna nabarmen hobetzen da PC eta PAN matrize polimerikoarekin. Polimero horiek ere egonkortasun handia eskaintzen dute tentsioaren aurrean, eta, horri esker, tentsio handiko material aktiboekin aplika daitezke (adibidez, NMC811). Hala ere, metalezko litioaren aurrean dagoen ezegonkortasunak elektrodo negatiboarekin kontaktuan dagoen erabilera mugatzen du eta tentsio handiko materialekin kontaktuan soilik aplikatzea iradokitzen du. Horrek adierazten du beste kimika polimeriko bat proposatu beharko litzatekeela matrize elektrolitiko gisa.
Kasu gehienetan, polimeroek eroankortasun ioniko handia eskaintzen dute biskositatea gutxitzen denean. Horrek esan nahi du propietate mekanikoak hobetu egin behar direla zirkuitulaburrak saihesteko. Propietate desberdinetako polimeroak nahasten direnean, horietako batek eroankortasuna ekarriko du, eta besteak, berriz, osotasun mekanikoa; hori da PEaren eta PVDFren zeregina.
Hala ere, polimeroek automobil-industriaren eskakizunen erronkari aurre egin behar diote, batez ere giro-tenperaturako aplikazioak direnean.
Zein norabidetan goaz?
Automobil-industriak ezarritako baldintzak betetzeko, polimeroen propietate termikoak doitzea aukera bat izan daiteke: kristalinotasuna eta beira-trantsizioko tenperatura jaistea. Hori katearen mugimendu segmentarioa handituz lor daiteke, hirugarren osagai bat gehituz. Plastifikatzaileak, gehigarriak, gatzak edo nanopartikula ez-organikoak gehitzeak hainbat propietate eskaintzen ditu, eta horiekin jolasteko aukera ematen du; kimikak eta kontzentrazioak azken propietateak zorrotz doitu ditzakete.
Ildo horretan, elektrolito polimerikoen ikerketa-lerroak litiozko gatz galeria zabal bat diseinatu du, litioaren eroankortasun ionikoa eta elektrolito solidoaren interfazea nabarmen hobetzeko.
Elektrolito konposatuei/hibridoei buruz hitz egiten da nanopartikula ez-organikoak, polimeroak eta gatzak nahasten direnean. Europako SAFELiMOVE proiektuan, CIC energiGUNEk koordinatuta, elektrolito hibridoak diseinatzen ari dira. Proiektuaren helburua da ibilgailu elektrikoetarako egoera solidoko baterien teknologia berri bat garatzea, seguruagoa, autonomia handiagoa, karga-denbora txikiagoa eta merkeagoa izango dena.
Ondoriozta daitekeenez, polimero bakar batek ezin ditu baldintza guztiak bete. Polimeroen sintesia tresna erabilgarria da elektrolito polimerikoen propietateak egokitzeko. CIC energiGUNEn hainbat sintesi eta estrategia lantzen ditugu egoera solidoan dagoen elektrolito bat garatzeko, ibilgailu elektrikoetarako automobilgintzak eskatzen dituen baterien baldintzak betetzen dituena.
