English version

Formularz logowania

zarejestruj się


Drukuj

M. Walkowiak, D. Waszak, M. Osińska-Broniarz, B. Gierczyk, G. Schroeder

Struktura i przewodnictwo kationów litu w nowego typu polisiloksanie

z bocznymi grupami trójpodanowymi (j. ang.)

Polimery 2011, nr 4, 294


DOI: dx.doi.org/10.14314/polimery.2011.294


Streszczenie

Zbadano właściwości zsyntetyzowanego nowego typu polimerowego elektrolitu z mechanizmem przewodzenia opartym na kationach litu. Na drodze katalitycznej hydrosililacji, przy użyciu polisiloksanu i trójpodandu krzemowego z grupą winylową otrzymano poli(2-tris(2-(2-metoksyetoksy)etyloksy)sililoetylo)metylosiloksan o średnim ciężarze cząsteczkowym 19 100. W wyniku rozpuszczenia w wytworzonej matrycy polimerowej soli litu (LiPF6) uzyskano elastyczne membrany elektrolitowe. Określano zależność właściwości elektrochemicznych oraz mechanizmu przewodnictwa jonowego od struktury kompleksu polimer-sól litu. Na podstawie pomiarów 7Li NMR rozważono problem braku sprzężenia dynamiki łańcucha polimerowego i dynamiki kationu litu. Struktura molekularna zsyntezowanego związku zawiera centra trójpodandowe przyłączone do polisiloksanowego łańcucha głównego (rys. 1). Polimer wykazuje strukturę amorficzną ze słabo zaznaczoną przemianą szklistą w temperaturze z zakresu 10—20 °C (rys. 2, 3). Zależność logarytmu przewodnictwa od odwrotności temperatury, wyznaczona dla kompleksu polimer-sól litu, ma przebieg prostoliniowy, co sugeruje nietypowy dla polieterowych elektrolitów polimerowych mechanizm przewodnictwa, oraz brak sprzężenia pomiędzy ruchami termicznymi segmentów polimerowych a transportem jonowym (rys. 4). Liczba przenoszenia kationu litu jest stosunkowo duża, co wskazuje na znaczną ruchliwość kationu Li+ (rys. 5). W celu dokładniejszej oceny dynamiki kationu wykonano 7Li NMR uzyskanego kompleksu w szerokim zakresie temperatury i określono zależność szerokości piku od temperatury (rys. 6). Zależność ta nie wykazuje charakterystycznego przegięcia w temperaturze przemiany szklistej, co potwierdza przypuszczenie o braku sprzężenia dynamiki polimeru z dynamiką kationu. Ponadto zaobserwowano rozszczepienie piku NMR poniżej temperatury ok. -30 °C, co przypisano dwóm odmiennym koordynacjom kationu przez eterowe atomy tlenu. Badania pozwoliły na zaproponowanie nowego typu mechanizmu transportu litu w polimerze, charakterystycznego dla obecności zorganizowanych centrów podandowych (rys. 7, schemat A). Otrzymany polimer jest interesującym przykładem przewodzącej matrycy dla kationów i może stanowić podstawę do wytwarzania wysokoprzewodzących elektrolitów polimerowych do akumulatorów litowych.


Słowa kluczowe: elektrolity polimerowe, akumulatory litowo-jonowe, podandy, 7Li NMR


e-mail: walkowiak@claio.poznan.pl


M. Walkowiak, D. Waszak, M. Osińska-Broniarz, B. Gierczyk, G. Schroeder

Struktura i przewodnictwo kationów litu w nowego typu polisiloksanie z bocznymi grupami trójpodanowymi (j. ang.)