Corrélation entre la conductivité ionique et les propriétés mécaniques de l’électrolyte polymère à base de PEO solide

Date de publication : 11 mars 2024
Auteurs : Agathe Naboulsi, Ronan Chometon, François Ribot, Giao Nguyen, Odile Fichet, and Christel Laberty-Robert
Publié par : American Chemical Society

Les réseaux polymériques de poly(éthylène glycol) éther-méthacrylate de méthyle (réseaux à base de PEO), avec ou sans groupes anioniques greffés de bis(trifluorométhanol)imide (TFSI), sont des électrolytes prometteurs pour toutes les batteries à semi-conducteurs Li-métal. Néanmoins, il est nécessaire d’améliorer notre compréhension actuelle des caractéristiques physico-chimiques de ces réseaux de polymères pour répondre aux exigences de propriété de conductivité mécanique et ionique pour les matériaux d’électrolyte de batterie Li. Pour relever ce défi, notre objectif est d’étudier l’impact de la densité de réticulation du réseau à base de PEO et du rapport oxyde d’éthylène/lithium sur les propriétés mécaniques (telles que la température de transition du verre et le module de stockage) et la conductivité ionique. Nous avons synthétisé une série de polymères réticulés à base de PEO (si-SPE pour un électrolyte de polymère solide à ion unique) par copolymérisation de radicaux sans solvant. Ces polymères sont synthétisés à l’aide de 3-[(trifluorométhane)sulfonamidosulfonyl]propyl méthacrylate (LiMTFSI), de poly(éthylène glycol)méthyléther méthacrylate (PEGM) et de poly(éthylène glycol) diméthacrylate. En outre, nous avons synthétisé une série de polymères à base de PEO réticulés (SPE pour électrolyte de polymère solide) en utilisant LiTFSI comme espèce ionique. La plupart des films polymères obtenus sont amorphes, autoportants, flexibles, homogènes et thermiquement stables. Fait intéressant, notre recherche a révélé une corrélation entre la conductivité ionique et les propriétés mécaniques dans les séries SPE et si-SPE. La conductivité ionique augmente à mesure que la température de transition vitreuse, la température de relaxation α et le module de stockage diminuent, ce qui suggère que le transport Li+ est influencé par la flexibilité de la chaîne polymère et l’interaction Li+/EO.

DOI : 10.1021/acsami.3c19249

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