CO₂ gebruiken in je synthese is op zich niet nieuw. Je ziet dat bijvoorbeeld in de redelijk recente synthese van poly(thio)carbonaten. Thomas Habets, Christophe Detrembleur en collega’s van de University of Liège en University of the Basque Country hebben daar nu een variant op gemaakt die vloeibaar is, een lager smeltpunt heeft, makkelijk te synthetiseren is en interessante eigenschappen heeft voor een elektrolyt in een lithiumionbatterij.

De synthese start vanuit simpele bouwstenen: je koppelt twee butenon-moleculen met de goedkope stof 2,2’-(diethyldioxy)ethaanthiol, bestaande uit twee thiolgroepen gekoppeld via een dubbele ether. Dit geeft de keten een hoge flexibiliteit. Daarna doe je een reactie met ethyn-magnesiumbromide en koppel je het resulterende molecuul met CO₂. Het vloeibare monomeer krijg je zo met een opbrengst van 85% en is opschaalbaar: de groep maakte er maar meteen 60 g van om polymeren mee te maken.

Vervolgens polymeriseerden ze de boel tot een gecrosslinkt netwerk en mengden het met het lithiumzout LiTFSI tot een elektrolyt. Ze vergeleken de elektronische eigenschappen met een eerder gesynthetiseerde polycarbonaat. Het gebruik van (thio)etherverbindingen in de keten zorgde voor een 2,5 keer grotere geleidbaarheid. Het elektrolyt is stabiel tot 4 V, wat het al geschikt maakt voor lithium-ijzerfosfaatbatterijen.

De groep zal nu verder het polymeer optimaliseren voor een nog betere iongeleiding, maar ze gaan ook kijken naar recyclage: door de zwavelbindingen kun je het polymeer namelijk – na verhitten – redelijk makkelijk uit elkaar laten vallen en vervormen.

Habets, T. et al. (2023) ChemSusChem e202300225, DOI: 10.1002/cssc.202300225