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StickLiS - Stickstoffhaltige Kohlenstoffe für hochkapazitive zyklenstabile Lithium-Schwefel-Kathoden

Description: Das Projekt "StickLiS - Stickstoffhaltige Kohlenstoffe für hochkapazitive zyklenstabile Lithium-Schwefel-Kathoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Festkörperforschung durchgeführt. Im Zentrum dieses Teilvorhabens steht die Synthese stickstoffhaltiger poröser Polymere und deren Optimierung als Kathoden-Materialien in Lithium-Schwefelbatterien. Zu den angestrebten Materialien gehören drei eng verwandte Materialklassen: Kovalente organische Netzwerke (Covalent Organic Frameworks, COFs), kovalente Triazin-Netzwerke (Covalent Triazine Frameworks, CTFs) und amorphe poröse organische Polymere (POPs). Ziel ist die Optimierung der Schwefeladsorption und damit -Retention in der Kathodenmatrix durch Kontrolle des Stickstoffgehaltes, Art der Stickstoff-Funktionalität und der Porosität sowie Kristallinität und Leitfähigkeit der Polymere. Außerdem sollen mechanistische Einblicke in die Schwefeladsorption auf molekularer Ebene gewonnen und für die rationale Synthese verbesserter Li-S-Kathodenmaterialien mit hoher Zyklenstabilität genutzt werden. AP 1: Materialsynthese Für den Einsatz als leitfähige Matrix in den Schwefelkathoden werden ausgewählte stickstoffhaltige poröse Polymere synthetisiert und charakterisiert. In AP 1.1 wird die Porosität, der Stickstoffgehalt, die Kristallinität sowie die Polysulfidaffinität kristalliner COFs und amorpher POPs durch die Synthese entsprechender Bausteine gezielt eingestellt. In AP 1.2 werden robuste und temperaturstabile CTFs hergestellt, deren lokale Struktur, Porosität und Carbonisierungsgrad durch die Syntheseparameter gezielt variiert werden. AP 4: Materialcharakterisierung Durch die Kombination unterschiedlicher festkörperanalytischer Methoden wird die Polysulfidaffinität der synthetisierten Materialien evaluiert und der Mechanismus der Schwefeladsorption und -retention untersucht. Desweiteren sollen Degradationsmechanismen verstanden und damit unterbunden werden. Hierzu soll die Struktur und Morphologie der Materialien durch spektroskopische (XPS, Festkörper-NMR, IR- und Raman-Spektroskopie) und mikroskopische (TEM, REM) Methoden analysiert werden.

Types:

SupportProgram

Origin: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Stickstoffgehalt ? Transmissionselektronenmikroskopie ? Rasterelektronenmikroskopie ? Triazin ? Lithium-Ionen-Akkumulator ? Kohlenstoff ? Morphologie ? Polymer ? Polymerchemie ? Stickstoff ? Schwefel ? Adsorption ? Chemische Zusammensetzung ? Spektralanalyse ? Struktur-Wirkung-Beziehung ? Gelöster organischer Kohlenstoff ? Kristallisation ? Leitfähigkeit ? Raman-Effekt ? Reaktionsmechanismus ? Synthese ? Temperaturbeständigkeit ? Werkstoffkunde ? Abbau ? Neuartige Materialien ? Elektrode ? Lithium-Schwefel-Batterie ? Polysulfid ? Porosität ? Speziation [Chemie] ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding box: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

Time ranges: 2016-01-01 - 2018-12-31

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