Métodos para preparar electrolitos de polímeros de alto rendimiento y su reacción con los mecanismos de conducción iónica en dispositivos de almacenamiento de energía fibrosa. Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (Kist)
Los avances recientes en la electrónica portátil se han centrado en la miniaturización y la flexibilidad. Con la creciente demanda de dispositivos que se pueden unir a la piel o doblarse libremente, las baterías convencionales son desafiadas por su falta de flexibilidad mecánica.
En consecuencia, los dispositivos de almacenamiento de energía en forma de fibra que pueden deformarse en varias formas están surgiendo como fuentes prometedoras de energía de próxima generación. Sin embargo, la baja conductividad iónica de los electrolitos de estado sólido, componentes esenciales en estos dispositivos, aumenta una barrera importante para la comercialización.
Un equipo de investigación colaborativa que comprende Nam Dong Kim y Yongho Joo del Centro de Investigación de Materiales Compuestos Funcionales en la Rama Jeonbuk del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) y el Profesor Jinwoo Lee de Corea Avanzado Instituto de Ciencia y Tecnología (KAIST) ha desarrollado un polimero electrolito con una conductividad iónica dramáticamente mejorada utilizando solo una pequeña cantidad de adicionales adicionales.
El trabajo es publicado En el diario Nano-Micro Letters.
Para abordar el mayor problema de los electrolitos sólidos convencionales, la conductividad iónica baja, el equipo se centró en una molécula orgánica especial llamada 4-hidroxi tempo (Hytempo). Esta molécula mantiene una estructura radical libre estable y altamente receptiva a los estímulos externos, lo que lo convierte en un material funcional versátil.
Al agregar una pequeña cantidad de esta molécula orgánica al electrolito de polímero, los investigadores lograron una movilidad iónica significativamente mejorada incluso en el estado sólido. Como resultado, la conductividad iónica aumentó a 3.2 ms/cm, aproximadamente 17 veces más alta que antes.
Comparación de la conductividad iónica entre los electrolitos poliméricos con otros aditivos similares y el electrolito polimérico que hicimos. Crédito: Comparación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) de la densidad de energía y la densidad de potencia del electrolito polimérico con aditivos similares (BR, I, molécula orgánica, otra) y electrolito polimérico con una molécula orgánica radical como aditiva. Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (Kist)
Estas moléculas orgánicas actúan como carreteras dentro de la matriz de polímeros, limpiando las vías bloqueadas para permitir el transporte rápido de iones. Además, no solo mejoran la movilidad iónica, sino que también mejoran el rendimiento de almacenamiento y entrega de energía del dispositivo, lo que alcanza una capacidad de almacenamiento de 25.4 WH/kg y potencia de salida de 25 kW/kg.
Estos resultados demuestran que los dispositivos de almacenamiento de energía de alto rendimiento se pueden realizar utilizando solo electrodos en forma de fibra, sin la necesidad de materiales activos adicionales.
También demostró una excelente flexibilidad y durabilidad. En las pruebas prácticas, mantuvo el 91% de su rendimiento incluso después de más de 8,000 ciclos de flexión, y no mostró prácticamente ninguna pérdida de rendimiento cuando se anudó, confirmando su idoneidad para dispositivos portátiles.
Se espera que el electrolito de polímero de alta conductividad de alta conductividad de alta desarrollación sirva como un material clave para los sistemas de almacenamiento de energía flexibles de próxima generación que exigen seguridad, flexibilidad y eficiencia energética, ofreciendo una solución prometedora a los desafíos energéticos de la electrónica portátil.
“Pudimos mejorar drásticamente la conductividad iónica a través de un enfoque aditivo simple sin la necesidad de procesos complejos”, dijo Nam Dong Kim, investigador principal de Kist.
“Se espera que esta investigación se establezca como una tecnología fundamental que puede impulsar el desarrollo de una industria de almacenamiento de energía basada en electrolitos de estado sólido flexible y seguro”.
El co-investigador Yongho Joo, investigador senior de Kist, agregó: “Al aprovechar efectivamente la estructura electrónica única de los polímeros radicales y sus rápidas características de reacción redox, hemos superado las limitaciones de los electrolitos convencionales. Continuaremos nuestros esfuerzos para mejorar aún más su rendimiento en el futuro”.
Más información: Jeong-Gil Kim et al, Conductividad iónica boostada de radicales orgánicos en electrolito de polímero redox para dispositivos avanzados de almacenamiento de energía en forma de fibra, letras nano-micro (2025). Doi: 10.1007/s40820-025-01700-9
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
Cita: los investigadores desarrollan un electrolito de polímero con una conductividad iónica mejorada utilizando solo una pequeña cantidad de aditivo (2025, 16 de julio) Recuperado el 16 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-polymer-ectroolyte-achonic-small-amount.html
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