Entwicklung neuartiger phosphororganischer Elektronen-Akzeptor-Moleküle für die Anwendung in wiederaufladbaren organischen Batterien

• Antragsteller: Dr. Markus Börgardts
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 328412074

Eine große Rolle im Zusammenhang mit den Klimaschutzzielen der letzten UN-Klimakonferenz in Paris spielt die Förderung erneuerbarer Energien und in diesem Zusammenhang vor allem die Frage nach kosteneffizienter Speicherung regenerativer Energie. Da die Erforschung effizienter Energiespeicher jedoch der rasanten Entwicklung auf nahezu allen anderen Gebieten der Elektronik hinterherhinkt, führt dies zu einem Flaschenhals-Effekt für elektronische Bauteile, deren Effizienz von der Leistung der Batterien abhängt. Aus diesem Grund ist es unabdingbar, neuartige wiederaufladbare Batterien (Akkumulatoren) zu entwickeln, die eine Alternative zu den herkömmlichen, metallbasierten Energiespeichern darstellen. Konventionelle Akkumulatoren wie die Li-Ionen-Akkumulatoren bestehen aus einer Kathode (Pluspol), einer Anode (Minuspol) und dem leitenden Elektrolyten. All diese drei Komponenten können prinzipiell aus kostengünstigen und regenerativen organischen Materialien hergestellt werden, wobei der Ersatz des Kathodenmaterials heutiger Li-Ionen-Akkumulatoren am ökonomisch sinnvollsten ist, da dieses mit 40 % zu den Gesamtkosten beiträgt. Zudem könnte die Entwicklung rein organischer Batterien, in denen alle drei Komponenten aus erneuerbaren Materialien bestehen, zu einer kostengünstigen Alternative für heutige metallbasierte Batterie-Großspeicher führen. Aus diesen Gründen sollen in diesem Forschungsprojekt organische Kathodenmaterialien für die Anwendung in rein organischen sowie organisch-anorganischen Hybrid-Akkumulatoren hergestellt und ihre Leistung in ersten Test-Zellen analysiert werden. Dazu sollen Moleküle, in denen Phosphor als integraler Bestandteil vorhanden ist, synthetisiert werden, da diese im Gegensatz zu literaturbekannten Stickstoff-Derivaten vorteilhafte elektronische Eigenschaften aufweisen und derzeit nur spärlich untersucht sind. Zudem sollen die strukturellen Eigenschaften der Materialien durch geeignete Modifikation des Molekül-Grundkörpers optimiert werden, um geordnete Materialien mit gesteigerter Effizienz zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Thomas Baumgartner