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Ein Team von Forschern der Humboldt-Universität zu Berlin, des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden (IPF) e. V. und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat eine Anode mit überlegener Leistung für tragbare Batterieanwendungen hergestellt, die nahe an die Grenzen der theoretischen Kapazität heranreicht. Einzigartig ist, dass die erhaltenen Anoden flexibel sind, ohne Oberflächenumbau oder Rissbildung, und sie überstehen Hitzeschocks ohne Leistungseinbußen.
Herkömmliche Batterien gehen bei mechanischer und thermischer Belastung kaputt. Sie müssen zwangsläufig in steifen, starren Abschnitten von nominell "faltbarer" Elektronik und fern von Wärmequellen untergebracht werden. Die grundlegende Einschränkung der konventionellen Produktionsmethoden besteht darin, dass die freie Bewegung von Bindemitteln und Additiven, die für die Batteriemontage verwendet werden, mit der Zeit zu einem Verlust des gewünschten elektrochemischen Ungleichgewichts und schließlich zu einer toten Batterie führt. Um diese Einschränkung zu überwinden, hatte das Team von Prof. Michael J. Bojdys, dem Teamleiter an der Humboldt-Universität zu Berlin, die Idee, herkömmliche Bindemittel und Additive durch ein halbleitendes poröses organisches Polymer zu ersetzen, das (i) am Stromkollektor haftet und um das aktive Material herum wächst und (ii) den Transport von Elektrolyt und Ladungsträgern ermöglicht.
Prof. Michael Bojdys: "Batterien funktionieren, weil wir sorgfältig eine chemische Ordnung aus kleinen Teilchen aufbauen. Das sieht man an den Plus- und Minuspolen der Batterie. Was passiert nun, wenn man ein solches geordnetes System schüttelt oder erhitzt? Man zerstört die chemische Ordnung, und die Batterie ist tot. Die Art und Weise, wie wir herkömmliche Batterien bauen, ist vergleichbar damit, dass man alle seine Einkäufe lose in den Kofferraum seines Autos packt - wenn man nach Hause kommt, ist alles durcheinander. Wenn Sie Ihre Einkäufe geordnet aufbewahren wollen, packen Sie sie natürlich in Tüten. Das ist die Rolle, die unser halbleitendes poröses Polymer in unseren Elektroden spielt. Das Polymer ersetzt alle klassischen Batterieadditive und führt zu einer fantastischen Leistung".
Basierend auf dieser Technologie wollen Dr. Goshtasp Cheraghian und Prof. Dr. Michael J. Bojdys ihre Elektroden und Tintenformulierungen im Rahmen des INAM AdMaLab 2022 Inkubator-Programms kommerzialisieren.
Prof. Dr. Michael J. Bojdys
Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Chemie
E-mail: michael.janus.bojdys@hu-berlin.de
web: http://bojdyslab.org/
"One-pot synthesis of high-capacity silicon anodes via on-copper growth of a semiconducting, porous polymer" Natural Sciences, 2022 https://doi.org/10.1002/ntls.20210105
Criteria of this press release:
Journalists
Chemistry
transregional, national
Research results
German
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