Gliserol karbonat içeren borat ester polimer elektrolit membran sentezi

Abstract

Borik asitin, bir lityum tuzu varlığında etilen glikol bazlı bir diol (poli(etilen glikol) – PEG1000) ve halkalı karbonat içeren bir alkol (gliserol karbonat – GC) ile sentezi sonucunda yeni borat ester bazlı katı polimer elektrolit (KPE) membranlar başarılı bir şekilde hazırlanmışlardır. Bu membranların hazırlanması esnasında diolün stokiyometrik olarak biraz fazla kullanılması polimerin çapraz bağlanmasını garantiye almıştır. Değişen tuz oranlarında (etilen oksit (EO):lityum tuzu (Li) oranı 32, 24, 26 ve 8) ve farklı tuzlarla (LiClO4, CF3SO3Li ve (CF3SO2)2NLi) hazırlanmış membranların kimyasal ve elektrokimyasal özellikleri karşılaştırılmıştır. Hazırlanan KPE'lerin Tg değerlerinin oldukça düşük olduğu (hepsi -30 °C altında) ve özellikle yüksek tuz oranlarında hiçbir kristal özellik göstermemişlerdir. TGA termogramları, bu borat ester bazlı membranların LiClO4 300 °C ve diğer tuzlarla 350 °C'a kadar dayanıklı olduklarına işaret etmektedir. Sıcaklığa bağlı iyonik iletkenlik ölçümleri, LiClO4 tuzu ile 2,31 x 10-5 S/cm, CF3SO3Li ile 2,16 x 10-5 S/cm ve (CF3SO2)2NLi ile 4,09 x 10-5 S/cm iyon iletkenlik değerlerini açığa çıkarmıştır.

New borate ester based solid polymer electrolyte (SPE) membranes were successfully prepared via synthesis of boric acid with an ethylene glycol based diol (polyethylene glycol - PEG1000) and a cyclic carbonate group containing alcohol (glycerol carbonate – GC) in the presence of a lithium salt. During the preparation of these membranes, a slight stoichiometric excess of diol guaranteed the crosslinking of the polymer. The membranes with different lithium salts (LiClO4, CF3SO3Li ve (CF3SO2)2NLi) with varying ratios (ethylene oxide (EO):lithium cation(Li) ratio of 32, 24, 16 and 8) were prepared and compared in terms of their electrochemical and chemical properties. The prepared SPEs showed rather low Tg values (all below -30 °C) and no crystallinity especially at higher lithium salt ratios. The TGA thermogram results indicated that these borate ester based membranes were stable at least 300 °C with LiClO4 and 350 °C with the other salts. The temperature dependent ionic conductivity measurements revealed ionic conductivity values of 2.31 x 10-5 S/cm with LiClO4, 2.16 x 10-5 S/cm with CF3SO3Li and 4.09 x 10-5 S/cm with (CF3SO2)2NLi salts.