Desarrollo de supercondensadores sólidos mediante el uso de electrolitos poliméricos basados en líquidos iónicos

• Autores: Girum Ayalneh Tiruye, David Muñoz Torrero, Rebeca Marcilla
• Localización: Revista de plásticos modernos: Ciencia y tecnología de polímeros, ISSN 0034-8708, Vol. 109, Nº. 702, 2015
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    En este artículo se describe la síntesis de un electrolito polimérico basado en líquido iónico y su utilización en el montaje de supercondensadores (SCs) sólidos basados en carbón activado. El electrolito polimérico consistía en una mezcla binaria de una matriz polimérica con un líquido iónico que actuaba de plastificante y dotaba al electrolito polimérico de conductividad iónica suficiente. El polímero elegido es un líquido iónico polimérico (LIP), poli(bistrifluorometanosulfonimida de dimetilamonio) (pDADMATFSI) cuya composición química era similar a la del líquido iónico escogido, N-butil-N-metilpirrolidinio bistrifluorometanosulfonimida (PYR14TFSI). El porcentaje en masa utilizado para la formulación del electrolito polimérico fue de 40:60 LIP:LI respectivamente. El montaje de los SCs se llevó a cabo enfrentando dos electrodos impregnados con el electrolito sin necesidad de un separador adicional. Se prepararon varios SCs con una relación de masa de electrolito polimérico/masa de carbón activo que variaba desde 5 hasta 18. El SC con una relación de 7 mostró el mejor comportamiento electroquímico con una capacitancia específica (Cam) y una energía real (Ereal) de 100 Fg-1 y 32 Whkg-1 respectivamente. Estos valores de mérito son mayores que para otros SCs con electrolitos poliméricos convencionales y sólo ligeramente menores que los obtenidos para SCs convencionales con líquido iónico puro (PYR14TFSI). Esto se debe principalmente a la elevada estabilidad electroquímica de este electrolito polimérico que permite que por primera vez SCs en estado sólido puedan operar a voltajes máximos tan altos como 3,5V. Una versión más extensa de este trabajo ha sido publicada recientemente en Journal of Power Sources, 2015, 279, 472-480

  • English

    All-solid state supercapacitors (SCs) using Ionic Liquid based Polymer Electrolyte (IL-b-PE) and activated carbon were assembled and characterized electrochemically. IL-b-PE consisted of a binary blend of a polymeric ionic liquid (PIL), poly(diallyldimethylammonium) bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (pDADMATFSI), and their corresponding ionic liquid (IL), N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis(tri- fluoromethylsulfonyl)imide (PYR14TFSI) in a ratio of 40:60,w/w respectively. Assembling of supercapacitors simply consists of facing two impregnated electrodes without the need of additional separator. Several all-solid state SCs with impregnation ratios (IL-b-PE mass/active material mass) ranging from 5 to 18 were characterized. An all-solid state SC with impregnation ratio of 7 showed the best performance with specific capacitance (Cam) and real energy (Ereal) of 100 F g-1 and 32 Wh kg-1 , respectively. These figures of merit are only slightly lower than those obtained for convectional SCs using pure PYR14TFS and much higher as compared with other solid SCs based on conventional polymer electrolytes. This is mainly due to the high electrochemical stability of this IL-b-PE that allows these solid SCs to operate at maximum voltages as high as 3.5 V for the first time. An extended version of this work has been recently published in Journal of Power Sources, 2015, 279, 472-480.