Investigadores del Imperial College de Londres han diseñado materiales de electrodos poliméricos que proporcionan una mayor estabilidad a las baterías de iones de litio y resuelven los problemas de las moléculas orgánicas de los electrodos, como la pérdida de capacidad de almacenamiento con el tiempo, la lentitud del transporte de iones y la lentitud de las transferencias de electrones.
Los nuevos materiales de electrodos presentan moléculas orgánicas redox activas, que liberan y almacenan energía. Las partículas de polímero se disuelven y se mezclan con aditivos de carbono para fabricar los electrodos de las baterías.
“Hemos desarrollado nuevos materiales poliméricos para electrodos que combinan la capacidad de procesamiento en solución, la actividad redox y los poros subnanométricos”, explica el investigador Anqi Wang. “Nuestro enfoque de diseño molecular es una combinación sinérgica de materiales de electrodos orgánicos y polímeros porosos desarrollados en las últimas décadas”.
Los materiales poliméricos de los electrodos poseen poros subnanométricos intrínsecos que permiten un rápido transporte de iones de litio durante el funcionamiento de la batería. La generación de estos subnanoporos es una consecuencia directa de sus singulares estructuras de cadena macromolecular, que son muy rígidas y tienen una forma extraña.
La otra propiedad única de estos polímeros es su procesabilidad en solución, lo que significa que pueden disolverse en un disolvente orgánico y, a continuación, procesarse en cualquier forma como material compuesto o independiente. Esto añade mayor versatilidad y simplicidad a su uso como electrodos de baterías.
“La técnica de procesamiento en solución es adecuada para su integración en los procesos de fabricación de electrodos de baterías ya utilizados en la industria a gran escala”, afirma el investigador Rui Tan.
El nuevo método también permite mejorar considerablemente la mezcla y el contacto entre los polímeros y los aditivos de carbono, incluidos los nanotubos de carbono. Según los investigadores, este control de las interfaces podría favorecer la distribución homogénea de la corriente dentro del electrodo, algo que ha sido difícil de conseguir en los materiales de electrodos convencionales.
Los científicos describieron sus resultados en “Solution-processable redox-active polymers of intrinsic microporosity for electrochemical energy storage” (Polímeros redox procesables en solución con microporosidad intrínseca para el almacenamiento de energía electroquímica), que se publicó recientemente en ACS Publications. Señalaron que los electrodos de la batería demostraron un rendimiento estable de los ciclos sin ninguna disminución aparente de la capacidad durante más de mil ciclos de carga y descarga.
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