Los investigadores de Skoltech y sus colegas han presentado un nuevo material orgánico para la nueva generación de baterías, cuya estructura presenta un elegante principio de diseño molecular. Ha sido recientemente publicado en ACS Applied Energy Materials, donde ha merecido protagonizar la portada.
A la búsqueda de baterías más sostenibles
Dado que nuestro mundo contemporáneo necesita cada vez más aparatos de almacenaje de energía, es también cada vez más importante que contemos con tecnologías más sostenibles y que sean más amigables con el medio ambiente. Es asimismo fundamental que desecharlas no sea un problema, que sean fabricadas con material del que dispongamos en abundancia y que sean baratas. Para todo eso, las baterías orgánicas son un producto muy deseable. Sin embargo, las baterías de materiales orgánicos que puedan almacenar mucha energía, se carguen rápidamente, sean durables y se puedan producir fácilmente a gran escala representan un campo poco desarrollado de momento.
Para solucionar ese problema, los investigadores de Skoltech proponen una poliimida. Fue sintetizada al calentar una mezcla de dianhídrido aromático y meta-parafenilendiamina, reactivos ambos de fácil acceso. El material mostró características prometedoras en varios tipos de aparatos de almacenaje de energía, como las baterías a base de litio, sodio y potasio.
Un material orgánico que mejora el rendimiento energético
El rendimiento energético del nuevo material fue superior que el del isómero previamente conocido, que deriva de la meta-parafenilendiamina. Con la ayuda de colaboradores del Institute of Problems of Chemical Physics de la Russian Academy of Sciences, se mostró que había dos razones para un nuevo rendimiento de la nueva poliimida. La primera es que tenía partículas más pequeñas y un área de superficie específica mucho mayor, lo que permitía una difusión más fácil de los portadores de carga. La segunda, que la distribución especial de las unidades vecinas de imida en el polímero permitían un amarre energéticamente más favorable de los iones de metal, lo que incrementaba el potencial de ‘redox’.
“Este trabajo es interesante no solo porque otro material orgánico ha sido investigado”, afirma Roman Kapaev, estudiante de doctorado en Skoltech, que diseñó este estudio. “También porque proponemos un nuevo principio de diseño molecular para las baterías poliimidas, que usa moléculas aromáticas con amino grupos en meta posiciones como bloques de construcción”.