Elektrochemische Synthese metallorganischer Kompositmaterialien f\u00fcr Energiespeichersysteme<\/p>\n
Die elektrochemischen Energiespeicherklassen der Akkumulatoren und elektrochemischen Kondensatoren stellen wichtige komplement\u00e4re Systeme dar. W\u00e4hrend Akkumulatoren eine hohe Energiedichte erreichen, sodass besonders viel Energie gespeichert werden kann, haben elektrochemische Kondensatoren zwar weniger Speicherverm\u00f6gen, k\u00f6nnen aber sehr schnell auf- und entladen werden. Kohlenstoffkompositmaterialien erf\u00fcllen die Materialanforderungen an Aktivmaterialien f\u00fcr Elektroden der meisten elektrochemischen Energiespeichersysteme.<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes werden metallorganische\u00a0Ausgangsmaterialien synthetisiert, die\u00a0als Plattform\u00a0zur Weiterverarbeitung\u00a0zu leistungsstarken\u00a0Elektrodenmaterialien f\u00fcr verschiedene\u00a0elektrochemische\u00a0Energiespeicher\u00a0dienen. Die strukturellen Voraussetzungen daf\u00fcr k\u00f6nnen mit metallorganischen Ger\u00fcstverbindungen, kristalline Materialien, bei denen Metallionen \u00fcber organische Linkermolek\u00fcle verkn\u00fcpft sind, erf\u00fcllt werden. Sie enthalten\u00a0eine Kohlenstoffquelle und feinverteilte Metallionen.<\/p>\n
Im Projekt wird ein skalierbares elektrochemisches Verfahren zur Herstellung der metallorganischen Ausgangsverbindungen\u00a0entwickelt, das es erm\u00f6glicht diese sowohl in Pulverform als auch als Beschichtungen auf leitf\u00e4higen Substraten herzustellen.\u00a0Diese Schichten k\u00f6nnen durch einen einzigen Thermolyse-Schritt zu Metalloxid-Kohlenstoff-Kompositelektroden f\u00fcr hochstromf\u00e4hige elektrochemische Energiespeichersysteme verarbeitet werden.\u00a0Die Pulver k\u00f6nnen nach der thermischen Zersetzung zu elektrochemisch kapazitiven Metallnanopartikel-Kohlenstoffmaterialien weiterverarbeitet werden, indem der Metallanteil durch chemische Behandlung reduziert wird. Au\u00dferdem kann Schwefel infiltriert werden, um Kathodenmaterialien f\u00fcr Alkali-Schwefel-Akkumulatoren herzustellen. Der Thermolyseprozess realisiert die Umwandlung zu Kohlenstoffkompositen bei gleichzeitiger Generierung von Porosit\u00e4t 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\u00a0bei der Konvertierung\u00a0ohne Zerst\u00f6rung der Matrix zu erm\u00f6glichen. Bei elektrochemischen Kondesatoren wird dadurch eine hohe Oberfl\u00e4che und Elektrolytzug\u00e4nglichkeit erreicht.\u00a0W\u00e4hrend die Kapazit\u00e4t sogenannter Doppelschichtkondensatoren allein auf der elektrostatischen Aufladung der elektrochemischen Doppelschicht an der Grenzfl\u00e4che von Material und Elektrolyt beruht, enthalten Pseudokondensatoren redoxaktive Spezies wie Metalloxide, an deren Oberfl\u00e4che schnelle hochreversible elektrochemische Prozesse ablaufen. Die Kapazit\u00e4t von Pseudokondensatoren ist im Allgemeinen h\u00f6her als bei Doppelschichtkondensatoren, w\u00e4hrend Stabilit\u00e4t sowie Ladungs- und Entladungsgeschwindigkeit aber geringer sind.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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