La profesora de la Universidad de Texas A&M, la Dra. Jodie L.Lutkenhaus, está un paso más cerca de lograr su objetivo de crear una batería hecha completamente de polímeros. que tiene el potencial de cargarse y descargarse mucho más rápido que las baterías tradicionales. Lutkenhaus, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química de Artie McFerrin, ha detallado sus hallazgos más recientes sobre estos polímeros en un artículo en Materiales de la naturaleza .

Un gran obstáculo para crear un La batería 100 por ciento de polímero está encontrando un polímero que es electroquímicamente activo, lo que significa que tiene que ser capaz de almacenar e intercambiar electrones. Lutkenhaus, junto con un equipo de investigadores que incluye al candidato a doctorado Shaoyang Wang, Piense que los polímeros de radicales orgánicos harán el truco. Debido a su estructura química, Los polímeros de radicales orgánicos son muy estables y reactivos. Tienen un solo electrón en el grupo radical, y este electrón desapareado permite una rápida transferencia de carga en estos polímeros durante las reacciones redox.

Según Lutkenhaus, el principal atractivo de esta clase de polímero radica en la velocidad de reacción. "Estos polímeros son muy prometedores para las baterías porque pueden cargarse y descargarse mucho más rápido que cualquier batería común en un teléfono o dispositivo similar. Esta carga rápida podría cambiar drásticamente la forma en que se utilizan los vehículos eléctricos en la actualidad".

Las propiedades activas redox de los polímeros de radicales orgánicos se conocen desde hace algún tiempo. Sin embargo, antes de esta investigación, no se había descrito el mecanismo exacto por el cual los electrones y los iones se transportan a través del polímero. En parte, la escala y la velocidad a la que tienen lugar estas reacciones dificultan la captura de datos fiables. Sin embargo, Lutkenhaus y su equipo pudieron capturar medidas increíblemente detalladas utilizando un dispositivo especializado, una microbalanza electroquímica de cristal de cuarzo con monitorización de disipación (EQCM-D).

El uso de un EQCM-D es bastante simple, pero opera a escalas tremendamente pequeñas. Lutkenhaus explicó la configuración experimental:"A medida que cargamos y descargamos el polímero, en realidad lo pesamos, por lo que sabemos exactamente cuánto pesa incluso con una precisión de nanogramos. El dispositivo es tan sensible que podemos medir los iones que entran y salen del polímero de radicales orgánicos ".

Los resultados del análisis EQCM-D condujeron a resultados algo inesperados. Antes de esta investigación, el consenso era que solo se transportaban aniones en este proceso. Sin embargo, los resultados muestran que también se transportan iones de litio. Más lejos, el comportamiento y transporte de los iones parece depender más del electrolito que del propio polímero.

Con esta comprensión más profunda de los procesos subyacentes, Lutkenhaus planea analizar más de cerca las interacciones entre electrolitos y polímeros.