Quadratsäureamide als neuartiges Elektrodenmaterial
- Neues aus der Fakultät 2023
Die Arbeitsgruppe von Prof. Max Hansmann konnte in Kooperation mit den Arbeitsgruppen von Prof. Patrick Théato vom KIT in Karlsruhe und Dr. Dominic Bresser vom Helmholtz-Institut in Ulm erstmalig zeigen, dass Polymerketten von Quadratsäureamiden eine Alternative zu dem bereits gut erforschtem PTMA darstellt. Diese lassen sich in großer Vielfalt synthetisieren und sind in der Lage elektrochemisch reversibel ein bis zwei Elektronenübergänge einzugehen. Die Stabilität der Oxidationsstufen ist stark von der Struktur der Moleküle abhängig. Es stellte sich heraus, dass die Stabilität der eigentlich eher instabilen Quadratsäureamid-Radikale durch Einbettung in ein Chinoxalin Heterozyklus deutlich erhöht werden kann. Diese neuen SQX (Squaric Acid Quinoxaline) Radikale sind mehrere Wochen im oxidierten Zustand stabil und sind des Weiteren luft- und wasserstabil. Solche Quadratsäureamide können ohne nennenswerten Kapazitätsverlust über 100 Zyklen geladen und entladen werden. Durch die Einführung von polymerisierbaren Gruppen war es möglich das SQX Redoxsystem zu polymerisieren und als polymeres Material in eine Batterie mit einer Lithium Anode zu verarbeiten. Die Performance dieser Batterie kann sich durchaus mit den bereits etablierten Kathoden Materialien sowie PTMA messen.
Die Finanzierung des Projekts erfolgte über das Schwerpunktprogramm SPP – 2248 „Polymer-basierte Batterien“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft.