KIP-Veröffentlichungen

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Einflüsse von Licht und Temperatur auf das elektrochemische Verhalten von Vanadiumpentoxid (V₂O₅) untersucht, sowie azo- und nitrobasierte organische Verbindungen als potenzielle Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien. Elektrochemische Untersuchungen mittels zyklischer Voltammetrie und galvanostatischer Zyklierung legen nahe, dass eine Lithiierung von V₂O₅ bis 2V die Bildung von Defektzuständen begünstigt, was sich in zusätzlichen Peaks in den zyklischen Voltammogrammen zeigt. Diese Merkmale stehen im Zusammenhang mit dem γ-Phasenübergang und der damit verbundenen strukturellen Degradation von V₂O₅. Bestrahlung mit Licht führt zu einer moderaten Erhöhung der Peakströme um 21% und verringert die Überspannungen, was auf eine verbesserte Reaktionskinetik hinweist. Der Einfluss auf die spezifische Kapazität bleibt jedoch vernachlässigbar und ist auf die Morphologie des Materials zurückzuführen. Elektrochemische Untersuchungen unterschiedlich funktionalisierter azo-basierter Polymere zeigen keine nennenswerte Redoxaktivität dieser Materialien. Die meisten nitrobasierten Verbindungen hingegen weisen mehrere Redoxpeaks auf, deren Veränderung in Abhängigkeit von der Spacerlänge zwischen der Nitrophenylgruppe und dem Polymerrückgrat untersucht wird. Die Substitution mit elektronegativen CF₃-Gruppen zeigt deutliche Auswirkungen auf die Reduktionspeaks und verschiebt vermutlich den zugehörigen Oxidationspeak außerhalb des untersuchten Spannungsbereichs. Die Zugabe von Carbon Black während des Syntheseprozesses erhöht die spezifische Kapazität um mehr als 400%, was darauf hindeutet, dass eine verbesserte leitfähige Kohlenstoffmatrix kinetische Limitierungen reduziert.

This thesis investigates the effects of light and temperature on the electrochemical behavior of vanadium pentoxide (V₂O₅) as well as azo- and nitro-based organic compounds as potential electrode materials for lithium-ion batteries. Electrochemical studies by cyclic voltammetry and galvanostatic cycling suggest that deep lithiation of V₂O₅ down to 2V promotes defect state formation, as indicated by additional peaks in the cyclic voltammograms. These features are associated with the γ-phase transition and the corresponding structural degradation of V₂O₅. Illumination only slightly increases the peak currents, i.e., by 21%, and reduces overpotentials, indicating improved reaction kinetics. However, its influence on the specific capacity is negligible and is associated with the morphology of the material. Electrochemical studies of differently functionalized azo-based polymers reveal no significant redox activity of these materials. This is contrasted by the nitro-based materials, where several redox peaks are observed, the variation of which with the spacer length between the nitrophenyl group and the polymer backbone is investigated. Substituting electronegative CF₃ groups significantly affects the reduction peaks and likely shifts the corresponding oxidation peak beyond the voltage regime under study. Adding Carbon Black to the synthesis process increases the specific capacity by more than 400%, indicating that an improved carbon matrix lifts kinetic limitations.