CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E ELÉTRICA DE P(OE)41K2TiF6
Fritz Huguenin (PG), Maria Gorette Cavalcante* (PQ) e Roberto Manuel Torresi (PQ)
Instituto de Química de São Carlos – Universidade de São Paulo. Caixa Postal 780 – 13560-970 São Carlos (SP), Brasil.
*Departamento de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Caixa Postal 1662 - 59078-970 Natal (RN), Brasil.
Palavras Chaves: P(OE), Eletrólito Polimérico, Espectroscopia de Impedância.
Novos sistemas eletrolíticos são produzidos dependendo da intensidade da interação entre um polímero e um sal, denominado complexo polimérico. Vários estudos foram realizados nesses sistemas devido à sua boa condutividade, além de suas propriedades mecânicas e sua estabilidade eletroquímica, permitindo a sua aplicação em baterias secundárias.
Neste trabalho, os complexos formados foram obtidos da interação do K2TiF6 com o poli(óxido de etileno), P(OE). Apesar dos materiais formados à base de sal de lítio apresentarem melhor desempenho, o potássio possui algumas vantagens, como o custo, abundância e maleabilidade. Foram realizadas medidas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) visando a comprovação da formação do complexo polimérico. Utilizou-se a técnica de espectroscopia de impedância a fim de se determinar a condutividade em função da temperatura, os valores da energia de ativação dos processos de migração e difusão e o número de transporte de carga.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
O P(OE) foi misturado com o sal K2TiF6 (Alfa Products), na proporção OE/sal igual a 41, e dissolvidos em acetonitrila (Aldrich) sob agitação durante aproximadamente 48 horas. Um filme claro foi formado pela lenta evaporação do solvente a 45°C em torno de 48 horas.
Medidas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) foram realizadas utilizando um espectrômetro BOMEN MB-102 com uma resolução de 4 cm-1. A condutividade iônica dos sistemas foi analisada pelo método de espectroscopia de impedância usando um analisador de freqüência (Solartron 1250) acoplado a um potenciostato (Solartron 1286) interfaciado ao computador. As amostras dos filmes foram mantidas entre dois eletrodos de platina de 0,00196 cm2 de área em uma cela revestida de Teflon. Aplicou-se uma diferença de potencial de 1V de amplitude sob uma faixa de freqüências de 10 mHz a 65 kHz.
A Figura 1 mostra os espectros de FTIR para o P(OE) (curva a), K2TiF6 (curva b) e P(OE)41K2TiF6 (curva c). Comparando os três espectros, observou-se a formação de um novo pico no complexo, posicionado em 750 cm-1, indicando, possivelmente, a presença de uma interação entre os íon potássio e os átomos de oxigênio do polímero.
A Figura 2 mostra a condutividade iônica do material em função do inverso da temperatura (o), variando entre 30°C e 80°C. Assim como outros materiais semicristalinos, o sistema seguiu a lei clássica de Arrhenius, possibilitando a determinação da energia de ativação através da inclinação da curva. Nas regiões de baixas freqüências, observou-se um processo limitado por difusão simples de Warburg. Visando a determinação dos coeficientes de difusão catiônico, Dc, e aniônico, Da, ajustou-se as curvas baseadas no modelo proposto por Vorotynsev [1,2] para cada temperatura, apresentando uma diferença na ordem de duas décadas entre os valores de Dc (›) e Da (D), indicando a participação majoritária dos cátions na condução do eletrólito polimérico.
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Figura 1 – Espectro de FTIR do (a) K2TiF6, (b) P(OE) e (c) P(OE)41 K2TiF6.
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Figura 2 – Gráfico do logaritmo de s (o), de Dc () e Da (D) do complexo em função de 1/T.
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CONCLUSÕES
Apesar da baixa condutividade iônica, esse complexo apresentou valores do número de transporte de carga catiônica próximos da unidade, favorecendo a sua utilização em baterias recarregáveis.
[1] F. Huguenin, M. G. Cavalcante, R. M. Torresi, Solid States Ionics 126 (1999) 259.
[2] C. Deslouis, M. M. Musiani, B. Tribollet, M. A. Vorotyntsev, J. Electrochem. Soc. 142 (1995) 1902.
(FAPESP e CAPES)