Im Projekt "NanOBatt" sollen organische Elektrodenmaterialien (OEM) für Batterien der nächsten Generation erforscht werden. Mit einer verbesserten Porosität von OEM soll die Ionendiffusion erleichtert werden.
Im Syntheselabor der Uni Ulm forscht die Arbeitsgruppe von Prof. Birgit Esser an organischen Elektrodenmaterialien
Elvira Eberhardt / Uni Ulm
Prof. Birgit Esser von der Universität Ulm will im Projekt "NanoBatt" an einem neuen Konzept für organische Elektrodenmaterialien (OEM) forschen. Die Chemikerin vereint die dafür notwendige Expertise in organischer Synthesechemie mit Know-how aus dem Bereich organischer Batterieelektrodenmaterialien. OEM sollen unter anderem folgende Vorteile bieten: Sie bestehen aus weithin verfügbaren Elementen, sind mit geringem CO2-Abdruck zugänglich und können leicht recycelt werden. Doch die weniger erforschten OEM weisen bislang auch den Nachteil einer mangelhaften Porosität auf.
Das behindert die Diffusion von Gegenionen zu elektroaktiven Stellen oder macht Redoxprozesse, also die gleichzeitige Abgabe oder Aufnahme von Elektronen, irreversibel. Damit werden Leistung und Anwendbarkeit stark eingeschränkt. Um die Porosität der organischen Materialien zu verbessern, setzt Esser auf sogenannte redoxaktive, konjugierte Nanoreifen. Dabei handelt es sich um reifenförmige Moleküle, deren Elektronen sich nicht an einem festen Punkt aufhalten, sondern sich innerhalb des Reifens bewegen. Im Projekt sollen diese Nanoreifen, deren Synthese teils sehr aufwendig ist, hergestellt werden. Basis dafür sollen beispielsweise Chinone oder Azine sein – Chemikalien, die aktuell aus Erdöl gewonnen werden. Ausgewählte, redoxaktive Nanoreifen als OEM sollen später in alternativen Batteriezellkonfigurationen untersucht werden: in Natrium, Aluminium-, Magnesium- und rein organischen Batterien.