En los últimos años, las baterías de iones litio (ion-Li) de estado sólido han emergido como una tecnología
revolucionaria en almacenamiento de energía. Estas baterías, en comparación con las que utilizan
electrolitos líquidos, ofrecen ventajas tales como mayor seguridad, una vida útil más prolongada y menos
requerimientos de empaquetamiento y monitoreo. Dentro de los electrolitos sólidos, destacan aquellos que
integran rellenos cerámicos inorgánicos con matrices poliméricas, conocidos como electrolitos compuestos
sólidos (ECS). Estos sistemas híbridos no solo aportan una alta conductividad iónica y flexibilidad a la
matriz polimérica, sino que también incorporan la estabilidad térmica y electroquímica que tienen los
rellenos inorgánicos, logrando una sinergia efectiva entre ambas fases. Sin embargo, los ECS están lejos de
alcanzar su máximo potencial, ya que existen problemas relacionados con la aglomeración de las partículas
inorgánicas, lo que provoca una pobre dispersión, y por consecuencia, un contacto inadecuado entre el
relleno cerámico y el polímero.
En este trabajo, se presenta la preparación de ECS a partir de partículas Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO) y
poli(óxido de etileno) (PEO), incorporando capas interfaciales innovadoras sobre la superficie LLZTO
basadas en diferentes polímeros conjugados (PC) portadores de cadenas glicólicas, con la finalidad de
mejorar la compatibilidad entre los componentes. Los PC se sintetizaron por medio de reacciones de
acoplamiento de Stille, alternando arilos con carácter electrón donador (ArD) y arilos con carácter electrón
atractor (ArA), creando un efecto “push-pull” que incrementa la movilidad de las cargas a lo largo de la
cadena conjugada. Se empleó benzoditiofeno (BDT) como ArD y benzoato sustituido con diferentes
unidades glicólicas como ArA. Las partículas de LLZTO recubiertas con PC se agregaron a una mezcla de
PEO con bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio (LiTFSI) para formar los ECS. Los ECS fueron
caracterizados por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Láser Confocal (LSC), Difracción de
Rayos X (DRX), Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Análisis Termogravimétrico (TGA). Los
análisis por LSC y SEM revelaron que los recubrimientos de PC fluorescentes tienen un espesor en el orden
de los 15 nm, suficiente para mejorar la compatibilidad entre el relleno cerámico y la matriz de PEO, que a
su vez reduce la agregación de partículas en el sistema y se obtiene una distribución más uniforme. Los
análisis DRX mostraron que la adición del cerámico suprime significativamente la cristalización del PEO,
y que tanto el recubrimiento como la matriz de PEO, con su carácter amorfo, no afectan negativamente la
conductividad iónica. Por otro lado, los análisis térmicos revelaron que los recubrimientos poliméricos
influyen en la temperatura de transición vítrea (Tg) y en la temperatura de fusión (Tm) del PEO,
incrementando su rigidez y corroborando la reducción de la cristalización. La mejora de la estabilidad
térmica del sistema se refleja en una mayor tolerancia a la temperatura de descomposición, lo que impacta
positivamente en la movilidad iónica y la estabilidad del electrolito. El desempeño electroquímico de los
ECS se evaluó mediante espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), donde se observó un
incremento en la conductividad iónica en los sistemas con recubrimiento de PC con una y tres cadenas
glicólicas, alcanzando valores de 7.26 x 10-3 S/cm y 7.40 x 10-3 S/cm, respectivamente; frente a 5.40 x 10-
3 S/cm del sistema sin recubrimiento a temperatura ambiente. Esta mejora en la conductividad iónica se
atribuye a la migración de iones Li+
a lo largo de la región interfacial o a la vía de percolación de LLZTO
favorecida por la compatibilidad entre fases de PC con cadenas dietilenglicol.
La investigación presentada en este trabajo representa una estrategia innovadora para el desarrollo de
nuevos sistemas de baterías ion-Li con electrolitos en estado sólido, que ofrecen eficiencias energéticas
superiores a las tecnologías convencionales. Además, se incorporan capas interfaciales nanométricas
fluorescentes que mejoran el rendimiento electroquímico y la estabilidad térmica de los ECS