Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://www.revistapolimeros.org.br/article/doi/10.4322/polimeros.2014.028
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Propiedades Eléctricas en Membranas de Complejos Electrolitos Poliméricos PVA-OH/LI2SO4/PEG400

Electrical Properties of Membranes Made with Polymer Electrolyte Complexes PVA-OH/LI2SO4/PEG400

Villegas, Edgar Arbey; Castillo, José Humberto; Bueno, Paulo Roberto

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Resumen

Electrolitos poliméricos conductores de iones de litio, basados en alcohol de polivinilo (PVA-OH) complejado con la sal Li2SO4 y diferentes relaciones de porcentaje en peso de plastificante PEG400 fueron preparados por la técnica de solución utilizando agua desionizada como disolvente. El estudio FTIR confirma la formación del complejo polímero-sal. Las curvas de descomposición térmica obtenidas por termogravimetría (TGA) muestran que la estabilidad térmica de los electrolitos depende del porcentaje de plastificante. Un proceso de relajación es visible en el formalismo del módulo eléctrico, asociado con la dinámica de la transición vítrea, relajación-α. El máximo de cada pico se desplaza a frecuencias más altas cuando aumenta el plastificante, debido a una mejora de la movilidad dipolar en el origen de los movimientos cooperativos. La dependencia de la parte real de la conductividad eléctrica como función de la frecuencia exhibe una ley de potencias, esta variación es ajustada a la expresión Jonscher.

Palabras clave

Relajación dieléctrica, conductividad iónica, transición vítrea, baterías de ion litio.

Abstract

Lithium ion conducting polymer electrolytes based on polyvinyl Alcohol (PVA-OH) complexed with salt Li2SO4 and different weight percent ratios of PEG400 plasticizer have been prepared by solution cast technique using deionized water as solvent. The thermogravimetric analysis (TGA) showed that the thermal stability of the materials depended on the plasticizer content. The FTIR study confirmed the polymer– salt complex formation. The modulus spectra indicated the non-Debye nature of the material; a dominant relaxation process is visible being associated with the dynamic glass transition, relaxation-α. The maximum of each peak is shifted to higher frequencies as the plasticizer increases due to an enhancement of dipolar mobility in the origin of cooperative motions. A power law frequency dependence of the real part of the electrical conductivity is observed, which is characteristic of the effects of ion-ion and/or ion-chain correlations in ion motion. This variation is well fitted to a Jonscher′s expression.

Keywords

Electrical relaxation, ionic conductivity, glass transition, lithium ion batteries

References



1. Gray, F. & Armand, M. - “Polymer Electrolytes”, in: Energy Storage Systems for Electronics, T. Osaka, M. Datta (eds.), p.351-406, Gordon and Breach Science Publishers, Amsterdam (2000).

2. Fergus, J. W. - J. Power Sources, 195, p.4554 (2010). http:// dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.01.076

3. Van Schalkwijk, W. & Scrosati. B. (eds.) - “Advances in Lithium-ion Batteries”, Kluwer Academic/Plenum, Boston (2004).

4. Scrosati, B. & Garche, J. - J. Power Sources, 195, p.2419 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.11.048

5. Basic Research Needs - “Report of the Basic Energy Sciences Workshop on Electrical Energy Storage”, Washington (2007).

6. Miller-Chou, B. A. & Koenig, J. L. - Prog Polym Sci., 28, p.1223 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/S0079- 6700(03)00045-5

7. Li, Y.; Wang, J.; Tang, J.; Liu, Y. & He, Y. - J Power Sources, 187, p.305 (2009). http://dx.doi.org/10.1016/j. jpowsour.2008.11.126

8. Jonscher, K. - “Dielectric Relaxation in Solids”, Chelsia Dielectric Press, London (1983).

9. Ngai, K. L. - “Universal Patterns Of Relaxations In Complex Correlated Systems”, in: Effects of disorder on relaxation processes, R. Richert, A. Blumen (eds.), Springer-Verlag, Berlin (1994).

10. McCrum, N. G.; Read, B. E. & Williams, G. - “Anelastic and dielectric effects in polymer solids”, John Wiley and Sons, New York (1967).

11. Sarkar, D.; Maiti, U. N.; Ghosh, C. K. & Chattopadhyay, K. K. - Adv Sci Lett., 6, p.127 (2012). http://dx.doi. org/10.1166/asl.2012.2012

12. Majles Ara, M. H.; Naderi, H.; Mobasheri, A.; Rajabi, M. H.; Malekfar, R. & Koushki, E. - Physica E Low Dimens Syst Nanostruct., 48, p.124 (2013). http://dx.doi. org/10.1016/j.physe.2012.11.027

13. Mozafari, M.; Moztarzadeh, F.; Vashaee, D. & Tayebi, L. - Physica E Low Dimens Syst Nanostruct., 47, p.324 (2013). http://dx.doi.org/10.1016/j.physe.2012.10.015

14. Migahed, M. D.; Bakar, N. A.; Abdel-Hamed, M. I.; El-Hanafy, O. & Nimar, M. - J. Appl. Polym. Sci., 59, p.655 (1996). http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097- 4628(19960124)59:4<655::AID-APP11>3.0.CO;2-P

15. Abd El-Kader, F. H.; Shehap, A. M.; Abo-Ellil, M. S. & Mahmoud, K. H. - J. Appl. Polym. Sci., 95, p.1342 (2005). http://dx.doi.org/10.1002/app.21332

16. Fox, T. G. & Flory, P. J. - J. Am. Chem. Soc. 70, p.2784 (1948).

17. Fox, T. G. & Flory, P. J. - J. Appl. Phys. 21, p.581 (1950). http://dx.doi.org/10.1063/1.1699711

18. Roberts, G. E. & White, E. F. T. - “Relaxations In Complex Systems”, in: Physics of glassy polymers, R. N. Howard (ed.), Applied Science Publishers, London, p.179 (1973).
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