Preparação e caracterização de electrólitos sólidos poliméricos baseados em ligas de polímeros

摘要

Os electrólitos sólidos poliméricos são uma classe de materiais condutores de iões passíveis de ser aplicados numa grande variedade de dispositivos electroquímicos como células de lítio, células de combustível, sensores ou dispositivos electrocrómicos.A utilização daquele tipo de materiais possibilitaria uma diminuição do peso e do volume destes dispositivos, melhorando ao mesmo tempo os parâmetros de operação. A ausência de um electrólito líquido permitiria custos mais baixos ao nível de vedações, uma arquitectura mais simples e a diminuição dos riscos associados, por exemplo, à evolução de gases no interior do dispositivo.Um electrólito sólido polimérico é um sistema constituído por um polímero hospedeiro e um sal. O polímero hospedeiro permite a movimentação de iões entre “locais de hospedagem”, favorecendo assim a condução iónica. O polímero hospedeiro mais extensamente estudado é o poli(óxido de etileno). Apesar de todos os esforços, as condutividades alcançadas para electrólitos baseados em poli(óxido de etileno) não são ainda suficientes para permitir aplicações comercialmente competitivas. Para além disto, o poli(óxido de etileno) é um polímero cristalino que tende a ser quebradiço. Esta propriedade torna difícil um bom contacto com os eléctrodos, por exemplo, numa célula de lítio.No âmbito deste trabalho de dissertação, foram preparados filmes finos de electrólitos sólidos poliméricos constituídos por poli(óxido de etileno), poli(carbonato de trimetileno) e tetrafluoroborato de lítio. Os filmes preparados foram caracterizados por Espectroscopia de Impedância Electroquímica, Calorimetria Diferencial de Varrimento e Análise Termogravimétrica.Os estudos de caracterização revelam que a mistura de pequenas proporções de poli(carbonato de trimetileno), um polímero amorfo, permite uma notável melhoria nas propriedades mecânicas dos filmes, produzindo-se assim filmes mais finos e flexíveis.Para determinadas composições, foi ainda possível uma melhoria de condutividade relativamente a filmes contendo apenas o polímero poli(óxido de etileno).Este estudo demonstra que o poli(carbonato de trimetileno) deve ser visto como um polímero a ter em consideração para a melhoria das propriedades mecânicas de electrólitos sólidos baseados em poli(óxido de etileno), sem comprometer a sua condutividade e sem as desvantagens associadas à introdução de líquidos plasticizantes.