A professora da Texas A&M University, Dra. Jodie L. Lutkenhaus, está um passo mais perto de realizar seu objetivo de criar uma bateria feita inteiramente de polímeros, que tem o potencial de carregar e descarregar muito mais rápido do que as baterias tradicionais. Lutkenhaus, professor associado do Departamento de Engenharia Química Artie McFerrin, detalhou suas descobertas mais recentes sobre esses polímeros em um artigo em Materiais da Natureza .

Um grande obstáculo para a criação de um metal livre, A bateria de polímero 100 por cento está encontrando um polímero que é eletroquimicamente ativo - o que significa que ele deve ser capaz de armazenar e trocar elétrons. Lutkenhaus, junto com uma equipe de pesquisadores, incluindo o candidato ao doutorado Shaoyang Wang, acho que os polímeros radicais orgânicos farão o truque. Devido à sua estrutura química, os polímeros de radicais orgânicos são muito estáveis ​​e reativos. Eles têm um único elétron no grupo radical, e este elétron desemparelhado permite uma rápida transferência de carga nesses polímeros durante as reações redox.

De acordo com Lutkenhaus, o principal apelo dessa classe de polímero está na velocidade da reação. "Esses polímeros são muito promissores para baterias porque podem carregar e descarregar muito mais rápido do que qualquer bateria comum em um telefone ou dispositivo semelhante. Este carregamento rápido pode mudar drasticamente a forma como os veículos elétricos são usados ​​hoje."

As propriedades redox-ativas dos polímeros radicais orgânicos são conhecidas há algum tempo. Contudo, antes desta pesquisa, o mecanismo exato pelo qual elétrons e íons são transportados através do polímero não havia sido descrito. Em parte, a escala e a velocidade com que essas reações ocorrem dificultam a captura de dados confiáveis. Contudo, Lutkenhaus e sua equipe conseguiram capturar medições incrivelmente detalhadas usando um dispositivo especializado, uma microbalança eletroquímica de cristal de quartzo com monitoramento de dissipação (EQCM-D).

O uso de um EQCM-D é bastante simples, mas opera em escalas tremendamente pequenas. Lutkenhaus explicou a configuração experimental:"À medida que carregamos e descarregamos o polímero, estamos na verdade o pesando, portanto, sabemos exatamente o quanto ele pesa, mesmo com uma precisão de nanograma. O dispositivo é tão sensível que podemos medir os íons que entram e saem do polímero radical orgânico. "

Os resultados da análise EQCM-D levaram a resultados um tanto inesperados. Antes desta pesquisa, o consenso era que apenas ânions eram transportados nesse processo. Contudo, os resultados mostram que os íons de lítio também são transportados. Avançar, o comportamento e o transporte dos íons parecem ser mais dependentes do eletrólito do que do próprio polímero.

Com esta compreensão mais profunda dos processos subjacentes, Lutkenhaus planeja examinar mais de perto as interações do polímero eletrolítico.