Im Bereich der Energiespeicherung widmet sich die AG Schubert verschiedenen Typen von polymerbasierten Batterien. Es werden dabei sowohl biegbare und prinzipiell druckbare Dünnschichtbatterien als auch auf flüssigen Elektrolyten basierende Redox-Flow-Batterien unter Verwendung von redoxaktiven Polymeren entwickelt. Im Hinblick auf erstere wurde ein neues polymeres Aktivmaterial, das das organische sogenannte Blatterradikal enthält, erfolgreich hergestellt und untersucht [4]. Im Bereich der Polymer-RedoxFlow-Batterien wiederum konnte ein neues vielversprechendes Polymer auf Basis von eisenhaltigem Ferrocen entwickelt werden, das einen Betrieb der Batterie auch bei erhöhten Temperaturen erlaubt [5]. Des weiteren wurde eine neue Methodik zur Überwachung des Zustands von (organischen) Redox-Flow-Batterien mittels IR-Spektroskopie etabliert, welche zuverlässig den State of Charge und den State of Health der Batterien anzeigen kann [6]. [4] Saal, A., Friebe, C., Schubert, U. S. (2021): Polymeric Blatter's Radical via CuAAC and ROMP. Macromolecular Chemistry and Physics, DOI: 10.1002/macp.202100194. Polymere für die Energiespeicherung [5] Borchers, P. S., Strumpf, M., Friebe, C., Nischang, I., Hager, M. D., Elbert, J., Schubert, U. S. (2020): Aqueous Redox Flow Battery Suitable for High Temperature Applications Based on a Tailor-Made Ferrocene Copolymer. Advanced Energy Materials, DOI: 10.1002/ aenm.202001825. [6] Nolte, O., Geitner, R., Hager, M. D., Schubert, U. S. (2021): IR Spectroscopy as a Method for Online Electrolyte State Assessment in RFBs. Advanced Energy Materials, DOI: 10.1002/aenm.202100931. Abb. 2. Polymerbasierte Redox-Flow-Batterie. Foto: Jan-Peter Kasper Intelligente und nachhaltige Polymere Materialien, die durch einen äußeren Stimulus ihre Eigenschaften ändern können, können in vielen Bereichen Anwendung finden. Beispielsweise sind Formgedächtnismaterialien basierend auf Metall-Ligand-Wechselwirkungen in der Lage, nach Deformation ihre ursprüngliche Form wiederherzustellen [7,8]. Dabei konnten auch neue Methoden zur Charakterisierung dieser Materialien entwickelt werden [9] und schließlich war es auch möglich, eine Umprogrammierung der Materialien vorzunehmen [8]. In weiteren Forschungsprojekten widmet sich die AG Schubert der Untersuchung von selbstheilenden Materialien und deren detaillierter Charakterisierung [10,11]. In der DFG-Forschungsgruppe FOR 5301 werden diese Prinzipien der Selbstheilung in funktionale Materialien übertragen, z.B. für Batterieanwendungen oder Solarzellen. Darüber hinaus wird die neue Klasse der Vitrimere in der Arbeitsgruppe untersucht (siehe S. 33), welche Eigenschaften von Duromeren und Thermoplasten verbinden, in dem reversible Bindungen in die Polymerstruktur eingebaut werden. [7] Meurer, J., Hniopek, J., Bätz, T., Zechel, S., Enke, M., Vitz, J., Schmitt, M., Popp, J., Hager, M. D., Schubert, U. S. (2021): Shape-memory metallopolymers based on two orthogonal metal–ligand interactions. Advanced Materials, DOI: 10.1002/adma.202006655. Abb. 3. Formgedächtnismaterialien basierend auf Metall-Ligand-Wechselwirkungen. [8] Meurer, J., Bätz, T., Hniopek, J., Zechel, S., Schmitt, M., Popp, J., Hager, M. D. Schubert, U. S. (2021): Dual crosslinked metallopolymers using orthogonal metal complexes as rewritable shape-memory polymers. Journal of Materials Chemistry, DOI:10.1039/D1TA03064G. [9] Meurer, J., Rodriguez Agudo, J. A., Zechel, S., Hager, M. D., Schubert, U. S. (2021): Quantification of triple-shape memory behavior of polymers utilizing tension and torsion. Macromolecular Chemistry and Physics, DOI: 10.1002/macp.202000462. [10] Abend, M., Zechel, S., Tianis, L., Kunz, C., Enke, M., Dahlke, J., Gräf, S., Müller, F. A., Schubert, U. S., Hager, M. D. (2021): The timedependency of the healing behavior of laser-scratched polymer films. Polymer Testing, DOI: 10.1016/j.polymertesting.2021.107264. [11] Dahlke, J., Kimmig, J., Abend, M., Zechel, S., Vitz, J., Schubert, U. S., Hager, M. D. (2021): Quantification of the scratch-healing efficiency for novel zwitterionic polymers. NPG Asia Materials, DOI: 10.1038/ s41427-019-0190-2 . FORSCHUNG — 71
RkJQdWJsaXNoZXIy OTI3Njg=