Materiales híbridos moleculares orgánicos-inorgánicos: síntesis y aplicación como electrodos en baterías recargables de litio

• Main Authors: Torres-Gómez, G., Lira-Cantú, M., Gómez-Romero, P.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Elsevier 2000-06-01
• Series: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio
• Subjects: Organic-inorganic hybrids; conducting polymers; polyoxometalates; hexacyanoferrate; rechargeable lithium batteries; Híbridos orgánico-inorgánicos; polímeros conductores; polioxometalatos; hexacianoferrrato; baterías recargables de litio
• Online Access: http://ceramicayvidrio.revistas.csic.es/index.php/ceramicayvidrio/article/view/863/896

A novel family of molecular hybrid materials based on electroactive inorganic species dispersed in conducting organic polymers is reported as electrodes for energy storage or conversion. Polyaniline and polypyrrole are effectively doped with electroactive polyoxometalates ([PMo12O40]3-) or ferricyanide ([(FeCN)6]3-) anions as the only doping species. The high charge and size of these anions prevents their deintercalation during reduction in most cases. The synthesis of these hybrids can be made by chemical (bulk powders) and electrochemical (films) methods. For [PMo12O40]3-, nine aniline/pyrrole rings by anion are found in each case and the anion stays in the polymer matrix even after reduction at -0.4V (vs Ag/AgCl, 2.6V vs Li). In the case of Polypyrrole-FeCN6 hybrid the pyrrole-ring/Fe(CN)6 ratio was around 10-12 depending on the temperature of synthesis. Temperature also affects the electrical conductivity, with the best values around 60Scm-1 (sample prepared at 0ºC). Fe(CN)6 stays in the polymer matrix when the hybrid material is reduced in organic media. PMo12 hybrids intercalate up to 5.3 h+ during discharge (52 Ah/Kg) whereas the hybrid with Fe(CN)6 intercalates 2.7 lithium ions per formula unit (69Ah/Kg).<br><br>Se describe la síntesis y aplicación como electrodos para el almacenamiento o conversión de energía de materiales híbridos basados en la dispersión de especies inorgánicas electroactivas en el seno de polímeros orgánicos conductores. Polianilina y polipirrol son dopados con polioxometalatos electroactivos ([PMo12O40]3-) o aniones ferricianuro ([(FeCN)6]3-) como únicas especies dopantes. La elevada carga y tamaño de estos aniones evitan, en la mayoría de los casos, su desintercalación durante la reducción. Estos híbridos se han sintetizado por métodos químicos y electroquímicos, siendo la relación anillos de anilina o de pirrol por anión de [PMo12O40]3- de nueve, de manera que el anión permanece en el interior de la matriz polimérica incluso después de reducir el material a -0.4V (vs Ag/AgCl, 2.6V vs Li). En el caso del híbrido Polipirrol/Fe(CN)6 la relación anillos de pirrol/anión oscila entre 10 y 12 dependiendo de la temperatura de síntesis. La temperatura también afecta a su conductividad eléctrica, oscilando los valores más elevados alrededor de 60 Scm-1 (preparado a 0ºC). El anión permanece en el interior de la matriz polimérica cuando se reduce en medio orgánico. Los híbridos con PMo12 pueden intercalar hasta 5.3 Li+ durante la descarga (52Ah/Kg). El híbrido con Fe(CN)6 intercala 2.7 iones litio por fórmula unidad (69Ah/Kg).