KIP-Veröffentlichungen

In der vorliegenden Arbeit wurden Pyrene-4,5,9,10-tetraon- und Phenothiazin-basierende Polymere hinsichtlich ihrer Eigenschaften als potentielle Kathodenmaterialien in Litium-Ionen-Batterien untersucht. Für die elektrochemischen Charakterisierung kamen Zyklovoltammetrie, galvanostatisches Zyklieren und Impedanzspektroskopie zum Einsatz. Für Poly(pyrene-4,5,9,10-tetraon) wurde der aus der Literatur bekannte Redox Mechanismus beobachtet und Kapazitäten zwischen 149 mAh/g und 238 mAh/g gemessen. Ein Vergleich verschiedener Batterietypen, namentlich Knopf- und Swagelok-Zellen, deutet für alle Proben eine verbesserte oder vergleichbare Zyklenstabilität an. Untersuchungen bezüglich der Anwendbarkeit eines neuartigen 3D-Aluminium-Stromabnehmers zeigen vielverspechende erste Ergebnisse, weitere Fortschritte im Umgang mit 3D-Stomabnehmern während der Elektrodenproduktion. Untersuchungen an Poly(N-styrolphenothiazin) bestätigen den Redox-mechanismus in voltammetrischen Messungen. Durch galvanostatisches Zyklieren wurden für FO-447 in den ersten Zyklen Kapazitäten von bis zu 200 mAh/g erreicht, bei allerdings geringer Zyklenstabilität die auf die Löslichkeit des Aktivmaterials im Elektrolyten zurückzuführen ist. Ein Vergleich mit unlöslichen, vernetzten Proben zeigte vergleichbare Kapazitäten zwischen 172 mAh/g (FO-472) und 208 mAh/g (FO-468) bei verbesserter Stabilität.

In this work, pyrene-4,5,9,10-tetraone- and phenothiazine-based polymers are investigated as potential cathode materials for Lithium-ion batteries. Electrochemical characterization was done utilizing cyclic voltammetry, galvanostatic cycling and impedance spectroscopy. For Poly(pyrene-4,5,9,10-tetraone) the proposed redox mechanism was identified and maximum capacities ranging from 149 mAh/g to 238 mAh/g were recorded for different samples. The comparison of a novel coin cell setup with the in-house standard Swagelok-type cells indicate an improved or identical capacity retention for all tested samples. Tests to assess the applicability of a novel 3D wool-like Aluminium current collector showed promising improvements to capacity retention. For chain-like Poly(N-styrenephenothiazine) the proposed redox mechanism was confirmed by cyclic voltammetry and a capacity of 200 mAh/g was recorded for FO-447 in the early cycles. The high solubility in electrolyte limits the long-term cyclic stability significantly, therefore insoluble cross-linked specimen were studied. Capacities changed slightly compared to the linear chain polymer, ranging form 172 mAh/g (FO-472) to 208 mAh/g (FO-468), while capacity retention was improved up to 66% after 60 cycles.