Investigadores de la Agencia para la Ciencia, la Tecnología y la Investigación (A*STAR) de Singapur han conseguido convertir residuos de plástico de tereftalato de polietileno (PET) en electrolitos poliméricos, componentes clave para unas baterías de iones de litio más seguras.
Su estudio, publicado en la revista Journal of Materials Chemistry A, es el primer informe conocido de una batería de iones de litio funcional ensamblada con polímeros reciclados a partir de plásticos PET, utilizados habitualmente para fabricar botellas de plástico.
Según los científicos, los residuos plásticos se reciclan convencionalmente mediante procesos mecánicos y químicos, que tienen sus inconvenientes. En el caso del reciclado mecánico, sólo puede utilizarse una pequeña proporción del PET reciclado, ya que sus propiedades físicas se degradan con cada ronda de reciclado debido a la escisión de la cadena polimérica. El reciclado químico implica un elevado consumo de energía, requiere monómeros purificados y puede ser más costoso en comparación con el uso de polímeros vírgenes.
Los plásticos PET, que ascendieron a 31 millones de toneladas en todo el mundo en 2019, poseen características existentes que los hacen adecuados para ser upcycled en electrolitos poliméricos (PE). Están formados por componentes rígidos de tereftalato, que contribuyen a sus excelentes propiedades mecánicas y pueden aprovecharse para mejorar la robustez mecánica de los PE, lo que a su vez facilita la integración y fabricación de dispositivos.
También poseen enlaces químicos fáciles de romper, lo que permite reutilizar estos polímeros en nuevos bloques de construcción química con facilidad. A continuación, pueden reconstituirse en nuevos polímeros para nuevas aplicaciones.
El equipo utilizó botellas de PET de desecho para diseñar PE a base de poliuretano. En comparación con los electrolitos líquidos convencionales que se utilizan actualmente en las baterías de litio, los PE son componentes alternativos prometedores que pueden eliminar riesgos de seguridad como las fugas de electrolito, el calentamiento incontrolado, la expansión de volumen, el crecimiento de dendritas y los riesgos de incendio.
Tras evaluar la viabilidad de los polímeros derivados del PET como electrolitos poliméricos sólidos, el equipo analizó su conductividad iónica y su rendimiento en ciclos cuando se utilizan como electrolitos poliméricos en gel para LiB.
En concreto, lograron una conductividad a temperatura ambiente de 10-4 S/cm como electrolito polimérico en gel (GPE), comparable a la de los sistemas comerciales existentes que contienen electrolitos líquidos.
El equipo también ensambló con éxito un LiB funcional utilizando estos polímeros y demostró que las células podían cargarse y descargarse repetidamente hasta 150 ciclos.
El grupo cree que el prometedor rendimiento de estas baterías allana el camino hacia un futuro alimentado por una energía más sostenible, en el que los residuos plásticos de PET puedan transformarse en materiales de PE, creando una economía circular al tiempo que se combate el creciente problema de los residuos plásticos.
