Elektrochemische Synthese metallorganischer Kompositmaterialien f\u00fcr Energiespeichersysteme<\/p>\n
Die elektrochemischen Energiespeicherklassen der Akkumulatoren und elektrochemischen Kondensatoren stellen wichtige komplement\u00c3\u00a4re Systeme dar. W\u00c3\u00a4hrend Akkumulatoren eine hohe Energiedichte erreichen, sodass besonders viel Energie gespeichert werden kann, haben elektrochemische Kondensatoren zwar weniger Speicherverm\u00c3\u00b6gen, k\u00c3\u00b6nnen aber sehr schnell auf- und entladen werden. Kohlenstoffkompositmaterialien erf\u00c3\u00bcllen die Materialanforderungen an Aktivmaterialien f\u00c3\u00bcr Elektroden der meisten elektrochemischen Energiespeichersysteme.<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes werden metallorganische\u00c2\u00a0Ausgangsmaterialien synthetisiert, die\u00c2\u00a0als Plattform\u00c2\u00a0zur Weiterverarbeitung\u00c2\u00a0zu leistungsstarken\u00c2\u00a0Elektrodenmaterialien f\u00c3\u00bcr verschiedene\u00c2\u00a0elektrochemische\u00c2\u00a0Energiespeicher\u00c2\u00a0dienen. Die strukturellen Voraussetzungen daf\u00c3\u00bcr k\u00c3\u00b6nnen mit metallorganischen Ger\u00c3\u00bcstverbindungen, kristalline Materialien, bei denen Metallionen \u00c3\u00bcber organische Linkermolek\u00c3\u00bcle verkn\u00c3\u00bcpft sind, erf\u00c3\u00bcllt werden. Sie enthalten\u00c2\u00a0eine Kohlenstoffquelle und feinverteilte Metallionen.<\/p>\n
Im Projekt wird ein skalierbares elektrochemisches Verfahren zur Herstellung der metallorganischen Ausgangsverbindungen\u00c2\u00a0entwickelt, das es erm\u00c3\u00b6glicht diese sowohl in Pulverform als auch als Beschichtungen auf leitf\u00c3\u00a4higen Substraten herzustellen.\u00c2\u00a0Diese Schichten k\u00c3\u00b6nnen durch einen einzigen Thermolyse-Schritt zu Metalloxid-Kohlenstoff-Kompositelektroden f\u00c3\u00bcr hochstromf\u00c3\u00a4hige elektrochemische Energiespeichersysteme verarbeitet werden.\u00c2\u00a0Die Pulver k\u00c3\u00b6nnen nach der thermischen Zersetzung zu elektrochemisch kapazitiven Metallnanopartikel-Kohlenstoffmaterialien weiterverarbeitet werden, indem der Metallanteil durch chemische Behandlung reduziert wird. Au\u00c3\u0178erdem kann Schwefel infiltriert werden, um Kathodenmaterialien f\u00c3\u00bcr Alkali-Schwefel-Akkumulatoren herzustellen. Der Thermolyseprozess realisiert die Umwandlung zu Kohlenstoffkompositen bei gleichzeitiger Generierung von Porosit\u00c3\u00a4t durch entweichende Kohlenstoffoxidgase. Bei Matrixmaterialien zur Schwefeleinlagerung ist dies von Bedeutung, um eine hohe spezifische Massenbeladung zu erreichen und die Volumenausdehnung des Aktivmaterials durch die Entstehung von Schwefelverbindungen\u00c2\u00a0bei der Konvertierung\u00c2\u00a0ohne Zerst\u00c3\u00b6rung der Matrix zu erm\u00c3\u00b6glichen. Bei elektrochemischen Kondesatoren wird dadurch eine hohe Oberfl\u00c3\u00a4che und Elektrolytzug\u00c3\u00a4nglichkeit erreicht.\u00c2\u00a0W\u00c3\u00a4hrend die Kapazit\u00c3\u00a4t sogenannter Doppelschichtkondensatoren allein auf der elektrostatischen Aufladung der elektrochemischen Doppelschicht an der Grenzfl\u00c3\u00a4che von Material und Elektrolyt beruht, enthalten Pseudokondensatoren redoxaktive Spezies wie Metalloxide, an deren Oberfl\u00c3\u00a4che schnelle hochreversible elektrochemische Prozesse ablaufen. Die Kapazit\u00c3\u00a4t von Pseudokondensatoren ist im Allgemeinen h\u00c3\u00b6her als bei Doppelschichtkondensatoren, w\u00c3\u00a4hrend Stabilit\u00c3\u00a4t sowie Ladungs- und Entladungsgeschwindigkeit aber geringer sind.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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