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Projekt
Zweifach responsive Organo-Schwefelnetzwerke als stabile Kathodenmaterialien für Polymerbatterien mit hoher Kapazität
Fachliche Zuordnung
Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
Polymermaterialien
Polymermaterialien
Förderung
Förderung von 2020 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441323218
Neue doppelt-responsive Organoschwefelnetzwerke werden designed, strukturell charakterisiert und als stabile und effiziente Kathodenmaterialien in Polymerbatterien verwendet. Die zentralen Ziele der zweiten Periode des SPP 2248 lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Zunächst wird auf die Ergebnisse der theoretischen und experimentellen Beschreibung von NDI-Schwefelnetzwerken via inverser Vulkanisation aus der ersten Periode aufgebaut. Hierbei liegt der Fokus auf der strukturellen Bestimmung der optimalen Schwefelsegmentlänge zwischen organischen Netzwerkpunkten, der Schwefelsegmentlängenverteilung und der damit einhergehenden Netzwerkhomogenität. Weiterhin werden während der Aufnahme von Ladungs-Entladungszyklen NEXAFS Spektren in-situ aufgenommen, um das Ausmass der Bildung von löslichen Polysulfiden, sowie gekoppelter irreversibler Folgeprozesse, als Funktion der S-Stranglänge zu bestimmen. Im zweiten Teil werden organische Carbonylverbindungen designed und als Monomere verwendet um schwefelhaltige Netzwerke via (inverser) Vulkanisation oder kationischer Polymerisation aufzubauen. Die Auswahl aus einer Liste von geeigeneten Monomeren erfolgt auf Basis von Vorarbeiten sowie auf den Kriterien i) theoretische spezifische Kapazität, ii) Zyklenstabilität und iii) Verfügbarkeit bzw. präparative Skalierbarkeit. Die damit erstellten Struktur-Eigenschafts-Beziehungen sollen schnell zu wenigen Kandidaten führen, die die Kriterien von spezifischer Kapazität und Stabilität am besten erfüllen. Zuletzt werden die beiden Bereiche zusammengeführt, indem Aspekte der S-Stranglänge und -verteilung auf die Auswahl von organischen Carbonylmonomeren angewendet werden. Durch einen Beitrag von Schwefel soll schlussendlich die spezifische Kapazität von rein organischen Batterien erhöht werden, jedoch ohne Abstriche im Bereich der Zyklenstabilität machen zu müssen. Die Besonderheit dieses Projekts liegt im Dreiklang aus Theorie, Synthese und Charakterisierung sowie leistingsfähigen spektroskopischen Methoden bis hin zu in-situ X-ray Analytik von Polymerbatterien. Die in der ersten Periode des SPP 2248 etablierten Kooperationen der Arbeitsgruppen Müller/ Sommer/ Walter werden fortgeführt und erhöhen die Erfolgschancen für eine erfolgreiche Projektbearbeitung in der zweiten Periode erheblich.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Teilprojekt zu
SPP 2248:
Polymer-basierte Batterien
