TU Darmstadt / ULB / TUprints

Polymerelektrolyte auf der Basis von Polyphosphazenen für den Einsatz in Lithiumionenbatterien

Pfeiffer, Maximilian Alexander (2021):
Polymerelektrolyte auf der Basis von Polyphosphazenen für den Einsatz in Lithiumionenbatterien. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.26083/tuprints-00017471,
[Ph.D. Thesis]

[img]
Preview
Text
Dissertation M. A. Pfeiffer - TUprints.pdf
Available under CC-BY-NC-ND 4.0 International - Creative Commons, Attribution Non-commerical, No-derivatives.

Download (7MB) | Preview
Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Polymerelektrolyte auf der Basis von Polyphosphazenen für den Einsatz in Lithiumionenbatterien
Language: German
Abstract:

Die Lithiumionenbatterie stellt das derzeit meistverwendete Batteriekonzept dar. Die Verwendung von Festkörperelektrolyten auf der Basis von Polymeren ist eine Möglichkeit, den Anforderungen der heutigen Zeit an die Batteriekonzepte gerecht zu werden. In dieser Arbeit wurden Synthesekonzepte entwickelt anhand derer polymere Festkörperelektrolyte auf der Basis von Polyphosphazenen hergestellt werden konnten. Hierzu wurde ausgehend vom Poly[bis(2-(2-methoxyethoxy)ethoxy)phosphazen] (MEEP) verschiedene Verfahren zum Anbringen von ionischen Einheiten an etherfunktionalisierte Polyorganophosphazene evaluiert. Die synthetisierten Polymere wurden anhand ihrer thermischen, chemischen und elektrochemischen Eigenschaften mittels NMR, DSC, TGA und EIS analysiert. Es konnte so insbesondere ein Postfunktionalsierungskonzept etabliert werden, welches dazu dient, mittels Thiol-Ene-Click-Chemie zuvor ungeladene Polyphosphazene zu Polyelektrolyten umzusetzen. Anhand dieses Konzeptes konnten Polymerelektrolytsysteme hergestellt werden, welche eine hohe Lithiumionenleitfähigkeit bei Raumtemperatur aufweisen. Weiterhin konnte ermittelt werden, dass diese Systeme ohne den Zusatz von Leitsalzen leistungsfähiger sind und somit als leitsalzfreie Festkörperpolymerelektrolyte eingesetzt werden können.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Lithium-ion-batteries are at this moment in time the state-of-the-art concept for electrochemical-energy-storage and as such are widely used. Weight and size are of great importance especially for portable devices. To tackle these challenges polymeric solid-state-electrolytes offer the possibility for minimizing the dimensions of the battery whilst offering high performance. This work shows a new way of realising solid-state-electrolytes on the basis of polyphosphazenes with ionic lithium-containing-side-groups. Based on the Poly[bis-(2-methoxyethoxy)ethoxy)phosphazene] (MEEP), polyorganophosphazenes with oligoether-side-groups and varying second side-groups were prepared. The synthesized polymeric systems were evaluated in respect of their chemical structure and thermal and electrochemical properties using NMR, DSC, TGA and EIS. Different synthetic routes were developed and evaluated considering reproducibility and practicability. It was possible to generate polyphosphazene-based-polyelektrolytes via a postfunctionalisation procedure using thiol-ene-click-chemistry. The as such synthesized polymers showed high lithiumion-conduction whilst offering mechanical stability, without the addition of lithium-salts. Furthermore, it was possible, using the developed method, to evaluate the ion conduction in respect of the ion-character, ion-concentration and the distance of the ion from the backbone.

English
Place of Publication: Darmstadt
Collation: viii, 240 Seiten
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: 07 Department of Chemistry > Fachgebiet Makromolekulare Chemie
Date Deposited: 03 May 2021 12:25
Last Modified: 03 May 2021 12:26
DOI: 10.26083/tuprints-00017471
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-174717
Referees: Rehahn, Prof. Dr. Matthias ; Andrieu-Brunsen, Prof. Dr. Annette
Refereed: 26 March 2021
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/17471
Export:
Actions (login required)
View Item View Item