Elektronenspins als Sonden zur Untersuchung von Nitroxyl-basierten Polymeren als Energiespeichermaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Behrends
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464998689

Ziel des interdisziplinären bilateralen Projekts ist die Erarbeitung eines grundlegenden Verständnisses von Redox-Prozessen, die an den Elektroden in "Organic Radical Batteries" (ORBs) auftreten. Zu diesem Zweck werden wir maßgeschneiderte Analysetechniken auf der Basis Elektronen-Paramagnetischer Resonanz- (EPR-) sowie Elektrisch Detektierter Magnetischer Resonanz-Spektroskopie entwickeln und anwenden. Wir beabsichtigen, passende Probengeometrien zu entwickeln, die es uns ermöglichen werden, spinsensitive Messungen an vollständig prozessierten ORBs unter realistischen Anwendungsbedingungen durchzuführen. Quantitative in-operando EPR-Messungen werden es uns erlauben, die Spindichte auf verschiedenen Teilen derjenigen Moleküle während des Ladens und Entladens von ORBs zu bestimmen, die als aktive Elektrodenmaterialien verwendet werden. Puls-EPR-Experimente werden entwickelt und angewandt werden, um Informationen zur Delokalisierung von Ladungsträgern zu erhalten. Diese Experimente werden uns zudem erlauben, Abstände zwischen redox-aktiven Zentren in als aktive Elektrodenmaterialien in ORBs verwendeten Polymeren zu bestimmen. Die Ergebnisse werden es uns ermöglichen, höchst relevante Informationen hinsichtlich der Lokalisierung von Ladungsträgern sowie von Oxidationsmechanismen auf molekularer Ebene zu erlangen. Sie werden zudem dazu beitragen, Verlustmechanismen zu identifizieren, die möglicherweise ursächlich für eine Verringerung der Batterie-Kapazität ist, die häufig im Zusammenhang mit wiederholten Lade- und Entladevorgängen beobachtet wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation, bis 3/2022
• Kooperationspartner: Professor Dr. Oleg V. Levin, bis 3/2022