Polymerelektrolyte auf der Basis von Polyphosphazenen für den Einsatz in Lithiumionenbatterien

Pfeiffer, Maximilian Alexander (2021)
Polymerelektrolyte auf der Basis von Polyphosphazenen für den Einsatz in Lithiumionenbatterien.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00017471
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/17471

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die Lithiumionenbatterie stellt das derzeit meistverwendete Batteriekonzept dar. Die Verwendung von Festkörperelektrolyten auf der Basis von Polymeren ist eine Möglichkeit, den Anforderungen der heutigen Zeit an die Batteriekonzepte gerecht zu werden. In dieser Arbeit wurden Synthesekonzepte entwickelt anhand derer polymere Festkörperelektrolyte auf der Basis von Polyphosphazenen hergestellt werden konnten. Hierzu wurde ausgehend vom Poly[bis(2-(2-methoxyethoxy)ethoxy)phosphazen] (MEEP) verschiedene Verfahren zum Anbringen von ionischen Einheiten an etherfunktionalisierte Polyorganophosphazene evaluiert. Die synthetisierten Polymere wurden anhand ihrer thermischen, chemischen und elektrochemischen Eigenschaften mittels NMR, DSC, TGA und EIS analysiert. Es konnte so insbesondere ein Postfunktionalsierungskonzept etabliert werden, welches dazu dient, mittels Thiol-Ene-Click-Chemie zuvor ungeladene Polyphosphazene zu Polyelektrolyten umzusetzen. Anhand dieses Konzeptes konnten Polymerelektrolytsysteme hergestellt werden, welche eine hohe Lithiumionenleitfähigkeit bei Raumtemperatur aufweisen. Weiterhin konnte ermittelt werden, dass diese Systeme ohne den Zusatz von Leitsalzen leistungsfähiger sind und somit als leitsalzfreie Festkörperpolymerelektrolyte eingesetzt werden können.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2021

Autor(en):

Pfeiffer, Maximilian Alexander

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Polymerelektrolyte auf der Basis von Polyphosphazenen für den Einsatz in Lithiumionenbatterien

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Rehahn, Prof. Dr. Matthias ; Andrieu-Brunsen, Prof. Dr. Annette

Publikationsjahr:

2021

Ort:

Darmstadt

Kollation:

viii, 240 Seiten

Datum der mündlichen Prüfung:

26 März 2021

DOI:

10.26083/tuprints-00017471

URL / URN:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/17471

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

Lithium-ion-batteries are at this moment in time the state-of-the-art concept for electrochemical-energy-storage and as such are widely used. Weight and size are of great importance especially for portable devices. To tackle these challenges polymeric solid-state-electrolytes offer the possibility for minimizing the dimensions of the battery whilst offering high performance. This work shows a new way of realising solid-state-electrolytes on the basis of polyphosphazenes with ionic lithium-containing-side-groups. Based on the Poly[bis-(2-methoxyethoxy)ethoxy)phosphazene] (MEEP), polyorganophosphazenes with oligoether-side-groups and varying second side-groups were prepared. The synthesized polymeric systems were evaluated in respect of their chemical structure and thermal and electrochemical properties using NMR, DSC, TGA and EIS. Different synthetic routes were developed and evaluated considering reproducibility and practicability. It was possible to generate polyphosphazene-based-polyelektrolytes via a postfunctionalisation procedure using thiol-ene-click-chemistry. The as such synthesized polymers showed high lithiumion-conduction whilst offering mechanical stability, without the addition of lithium-salts. Furthermore, it was possible, using the developed method, to evaluate the ion conduction in respect of the ion-character, ion-concentration and the distance of the ion from the backbone.

Englisch

Status:

Verlagsversion

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-174717

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

07 Fachbereich Chemie
07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut > Fachgebiet Makromolekulare Chemie

Hinterlegungsdatum:

03 Mai 2021 12:25

Letzte Änderung: