Preparação e caracterização de electrólitos poliméricos

Abstract

A preparação e o estudo dos electrólitos poliméricos requer condições instrumentais particularmente exigentes pelo que o primeiro objectivo do trabalho, descrito nesta dissertação, consistiu no desenvolvimento de um sistema que assegurasse o preciso controlo destas condições. A optimização dos procedimentos seguidos para a preparação dos electrólitos poliméricos, na forma apropriada, foi um passo fundamental deste trabalho. Numa fase inicial do trabalho, avaliou-se a influência de alguns parâmetros experimentais nas propriedades dos filmes de electrólitos poliméricos, preparados pelas técnicas de moldagem e por prensagem. O estudo da influência da temperatura e da composição na condutividade de electrólitos poliméricos baseados em poli(óxido de etileno) PEO, contendo triflatos de lantânio, európio, neodímio e cério, teve como objectivo determinar as potencialidades destes materiais como condutores iónicos multivalentes. A caracterização das propriedades térmicas destes sistemas permitiram definir, parcialmente, o respectivo diagrama de fases, avaliando-se as condições em que estes materiais apresentam os valores mais elevados de condutividade, num intervalo de temperatura compreendido entre 25 e 100 o C. A síntese de um polímero amorfo poli[metoxi-oligo-(óxidode etileno)], PMEO, com as propriedades de complexação semelhantes ao PEO, é uma das estratégias mais promissórias para se produzir electrólitos poliméricos com condutividade mais elevada. Pretendeu-se determinar a aplicabilidade destes materiais em electrólitos poliméricos envolvendo os mesmos sais de lantanídeos anteriormente utilizados. A caracterização do processo de transporte iónico nos electrólitos poliméricos é uma das áreas menos estudada deste domínio. Desenvolveu-se uma célula de Hittorf apropriada para se determinar, por esta técnica, o número de transferência do lítio num electrólito polimérico baseado em PEO e contendo perclorato de lítio.

The preparation and study of polymerelectrolytes must be performed under very well defined experimental conditions and one of the first objectives of the work described in this dissertation was the development of a system which assures the control of all these conditions. The optimization of the experimental conditions involved in the preparation of the polymer electrolytes, in order to obtain this kind of material in the form of thin films, was a fundamental step of the work reported here. In the initial phase the influence of experimental parameters, on the properties of polymer electrolyte films obtained by solvent casting and hot-pressing technique as evaluated. The study of the influence of temperature and composition on the conductivity of the polymer electrolytes based on poly(ethylene oxide) PEG, and triflates of lanthanum, cerium, neodymium and europium, was performed to determine the potential of these materials as multivalent ionic conductors. The characterization of the thermal properties of all these systems allowed us to draw a partial pseudo equilibrium phase-diagram, and estimate the conditions under which these materials show higher conductivity, over a temperature range between 25 and 100oCo The synthesis of an amorphous polymer, poly[methoxy-oligo-(ethylene oxide)] PMEO, with complexation properties similar to those of PEO is a promising route for producing polymer electrolytes with high conductivity. The application of PMEO as the solubilizing media in polymer electrolytes involving the same triflate salts previously referred was also evaluated. The characterization of the process of ionic transport in polymer electrolytes is one of the less studied areas of this domain. A modified Hittorf cell was developed to enable this technique to be applied to the deterrnination of lithium transference number in a polymer electrolyte based on PEG and containing lithium perchlorate.