Bei den neuartigen Anoden werden die herkömmlichen Bindemittel und Additive durch ein halbleitendes poröses organisches Polymer ersetzt.

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Für kompakte Batterieanwendungen Neue Produktionsmethode für langlebige Anoden mit hoher Kapazität

10.05.2022

Ein Team von Forschenden der Humboldt-Universität zu Berlin, des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden und des Karlsruher Instituts für Technologie hat eine Anode mit überlegener Leistung für tragbare Batterieanwendungen hergestellt, die nahe an die Grenzen der theoretischen Kapazität heranreicht. Die erhaltene Anode besitzt dabei einzigartige Eigenschaften.

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.

Halbleitendes poröses organisches Polymer statt herkömmlicher Bindemittel

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 am Stromkollektor haftet und um das aktive Material herum wächst und den Transport von Elektrolyt und Ladungsträgern ermöglicht.

Prof. Michael Bojdys sagt: „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.“

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