Fulvenyl-funktionalisierte Polyisocyanide: Redox-aktive (Kreuz-) konjugierte Polymere als Materialien für polymerbasierte organische Batterien und elektrochrome Dioden

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Frank Pammer
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282201761

Das Forschungsprojekt hat zum Ziel die Eigenschaften von Fulvenen und Polyisocyaniden (PICs) zu verknüpfen, um reversibel redox-aktive konjugierte Polymere zu erhalten, welche als Speichermaterial in polymerbasierten organischen Batterien oder als redox-aktive Farb¬stoffe in elektrochromen Dioden dienen können. Polyisocyanide sind formal konjugierte Polymere, deren Rückgrat aus sp2-hybridisierten Kohlenstoffatomen aufgebaut ist. Die elektronische Struktur des Polymers bedingt jedoch, dass die Kohlenstoffatome der Hauptkette durch Einfachbindungen verknüpft und daher kreuz-konjugiert sind. In der Folge treten die mit ausgedehnter Konjugation assoziierten typischen Effekte nicht auf. Durch die Einführung redox-aktiver Fulvenylgruppen in konjugierten Seitenketten kann jedoch ein Polymer erhalten werden, dessen elektrochemische Reduktion oder Oxidation eine Umordung der pi-Elektronen des Polymerrückgrates in ein vollständig konjugiertes polyacetylen-artiges pi-System erlaubt. Idealerweise bewirkt dieser elektro-optische Effekt die reversible Schaltung der Farbe des Polymers, beispielsweise von nahezu farblos zu Schwarz. Des Weiteren ermöglicht die Einführung der spezifisch redox-aktiven Gruppen das Laden des Polymers mit bis zu einer (1) Ladung pro Wiederholeinheit. Für die einfachsten denkbaren Systeme ergeben sich demnach Energiedichten von 200-300 Ah/kg, vergleichbar z.B. mit der konventionellen Blei/Schwefelsäure Batterie (177 Ah/kg). Die Mittel sollen zur Herstellung neuer Tria-, Penta- und Hepta-fulvenyl-funktionalisierter Polyisocyanide und deren physikalischer, optischer und elektronischer Charakterisierung verwendet werden. Tests zur Eignung der hergestellten Materialien für elektronische Anwendungen werden in enger Zusammenarbeit mit unabhängig finanzierten Kooperationspartnern durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen