Influence of Polyethylene Glycol (PEG) in CMC-NH4BR Based Polymer Electrolytes: Conductivity and Electrical Study

Authors

Nur Khalidah Zainuddin, Advanced Materials Group, Faculty of Industrial Sciences and Technology (FIST), Universiti Malaysia Pahang, 26300 Pahang, Malaysia
Ahmad Salihin Samsudin, Advanced Materials Group, Faculty of Industrial Sciences and Technology (FIST), Universiti Malaysia Pahang, 26300 Pahang, MalaysiaFollow

Abstract

The present work was carried with new type and promising polymer electrolytes system by development of carboxyl methylcellulose (CMC) doped NH4Br and plasticized with polyethylene glycol (PEG). The sample was successfully prepared via solution casting with no separation phase and good mechanical properties. The electrical conductivity and thermal conductivity of CMC-NH4Br-PEG based PEs system have been measured by the electrical impedance spectroscopy method in the temperature range of 303–373 K. The highest ionic conductivity gained is 2.48 x 10-3 Scm-1 at ambient temperature for sample contain with 8 wt. % PEG. It can be concluded that the plasticized is accountable for the conductance and assist to enhancing the ionic conductivity of the CMC-NH4Br-PEG electrolyte system. The addition of PEG to the CMC-based electrolyte can enhance towards the cation mobility which is turn increases ionic conductivity. The conductivity-temperature of plasticized BdPEs system was found obeys the Arrhenius relation where the ionic conductivity increases with temperature and activation energy for the ions hopping of the highest conducting PEs system only required small value to migrate. The electrical studies show a non-Debye behaviour of BdPEs based on the analyzed data using complex permittivity, ε* and complex electrical modulus, M* of the sample at different temperature.

Bahasa Abstract

Pengaruh Polietilena Glikol (peg) di dalam Elektrolit Polimer berbasis CMC-NH4BR: Studi Konduktivitas dan Kelistrikan. Pekerjaan yang sekarang ini dilaksanakan dengan sistem elektrolit polimer tipe baru dan yang menjanjikan dengan pengembangan NH4Br yang didoping karboksil metilselulosa (CMC) dan diplastisasi dengan polietilena glikol (PEG). Sampel dibuat secara sukses melalui penuangan larutan tanpa fase pemisahan dan dengan sifat-sifat mekanik yang baik. Konduktivitas listrik dan konduktivitas panas sistem PEs berbasis CMC-NH4Br-PEG telah diukur melalui metode spektroskopi impedansi listrik di dalam kisaran temperatur 303–373 K. Konduktivitas ionik tertinggi yang diperoleh adalah 2,48 x 10-3 Scm-1 pada temperatur lingkungan untuk kandungan sampel dengan 8% berat PEG. Dapat disimpulkan bahwa pemlastisan tersebut bertanggung jawab atas konduktansi dan membantu meningkatkan konduktivitas ionik sistem elektrolit CMC-NH4Br-PEG. Penambahan PEG ke elektrolit berbasis CMC dapat meningkat ke arah mobilitas kation yang pada akhirnya meningkatkan konduktivitas ionik. Konduktivitas-temperatur sistem BdPEs yang diplastisasi terbukti mengikuti hubungan Arrhenius di mana konduktivitas ionik naik karena temperatur dan energi aktivasi untuk lompatan ion pada sistem PEs konduksi tertinggi hanya memerlukan sedikit energi aktivasi untuk bermigrasi. Studi kelistrikan menunjukkan perilaku non-Debye pada BdPEs berbasis pada data yang dianalisis dengan menggunakan permitivitas kompleks, ε* dan modulus listrik kompleks, M* dari sampel tersebut dengan temperatur yang berbeda.

References

1. D.K. Pradhan, B.K. Samantaray, R.N.P. Choudhary, A.K. Thakur, J. Power Sources, 139 (2005) 384.
2. Bhide, K. Hariharan, Euro. Polym. J. 43 (2007) 4253.
3. M. Egashira, H. Todo, N. Yoshimoto, M. Morita, J. Power Sources 178 (2008) 729.
4. T. Kuila, H. Acharya, S.K. Srivastava, B.K. Samantaray, S. Kureti, Mater. Sci. Eng. B 137 (2007) 217.
5. A.M.M. Ali, M.Z.A. Yahya, H. Bahron, R.H.Y. Subban, M.K. Harun, I. Atan, Mater. Lett. 61 (2007) 2026.
6. A.S. Samsudin, M.I.N. Isa, Int. J. Curr. Eng. Sci. Res. 1 (2011) 2250.
7. M.N. Chai, M.I.N. Isa. Int. J. Polym. Anal. Ch. 18 (2013) 280.
8. M.A. Ramli, M.N. Chai, M.I.N. Isa, Advan. Mater. Res. 802 (2013) 184.
9. Y.M. Lee, D.H. Ko, J.Y. Lee, J.K. Park, Electrochim. Acta 52 (2006) 1582.
10. A.S. Samsudin, M.I.N Isa, J. Appl. Sci. 12 (2012) 174.
11. H. Nithya, S. Selvasekarapandian, P.C. Selvin, D. A. Kumar, J. Kawamura, Electrochim. Acta 66 (2012) 110.
12. R.S. Daries Bella, P. Devaraj, G. Hirankumar, Int. J. Chem. Tech. Res. 6 (2014) 5235.
13. A.S. Samsudin, M.I.N. Isa, Adv. Mat. Res. 856 (2014) 118.
14. S. Samsudin, M.I.N. Isa. Bull. Mater. Sci. 35 (2012) 1123.
15. M.F.Z. Kadir, Z. Aspanut, S.R. Majid, A.K. Arof, Spectrochim. Acta A 78 (2011) 1068.
16. S.A. Hashmi, A. Kumar, K.K. Maurya, S. Chandra, J. Phys. D Appl. Phys. 23 (1990) 1307
17. O.L. Anderson, D.A. Stuart. J. Am. Ceram. Soc. 37 (1954) 573.
18. A.S. Samsudin, M.I.N. Isa, Trans. Technol. Advan. Mater. Res. 856 (2014) 118.
19. N. Srivastava, S. Chandra, Euro. Polym. J. 36 (2000) 421.
20. M.S. Michael, M.M.E. Jacob, S.R.S. Prabaharan, S. Radhakrishna, Solid State Ionics 98 (1997) 167.
21. H.P.S. Missan, P.P. Chu, S.S. Sekhon, J. Power Sources 158 (2006) 1472.
22. M. Forsyth, D.R MacFarlane, P. Meakin, M.E. Smith, T.J. Bastow, Electrochim. Acta, 40 (1995), 2343.
23. Y.K. Sit, A.S. Samsudin, M.I.N. Isa, Res. J. Recent Sci. 2277 (2012) 2502.
24. M. Forsyth, D.R. MacFarlane, P. Meakin, M.E. Smith, T.J. Bastow, Electrochim. Acta. 40 (1995) 2343.
25. S. Ramesh, A.K. Arof, Mater. Sci. Eng. B 85 (2001) 11.

Recommended Citation

Zainuddin, Nur Khalidah and Samsudin, Ahmad Salihin (2017) "Influence of Polyethylene Glycol (PEG) in CMC-NH4BR Based Polymer Electrolytes: Conductivity and Electrical Study," Makara Journal of Technology: Vol. 21: Iss. 1, Article 7.
DOI: 10.7454/mst.v21i1.3078
Available at: https://scholarhub.ui.ac.id/mjt/vol21/iss1/7