Magnesiumbatterien

Obwohl Magnesiumbatterien bereits als mögliche Nachfolger der Lithiumbatterien gehandelt werden, da sie Ihnen theoretisch in den Punkten Kapazität, Sicherheit und Preis überlegen sind, bergen sie im Vergleich zu Lithiumbatterien etliche neue Herausforderungen. So hat beispielsweise die Zweiwertigkeit von Magnesium, welche die höhere Kapazität im Vergleich zu Lithium mitbedingt, komplexe Implikationen für das Verhalten der Ionen in Lösung und in Host-Guest Materialien wie Interkalationselektroden. Auch ist das Ausprägen einer Grenzschicht zwischen Elektrolyt und Metallanode (SEI, Solid Electrolyte Interface), welches bei Lithiumbatterien in der Regel zur Verbesserung der Lebensdauer führt, im Falle von Magnesiumbatterien problematisch.

Aufgrund dieser und weiterer Probleme sieht sich die Forschung einigen Herausforderungen gegenüber, bevor Magnesiumbatterien Marktreife erlangen können. Die Entwicklung geeigneter leistungsfähiger Kathodenmaterialien, sowie der notwendigen stabilen Elektrolyt-Lösungsmittelsysteme sind dabei wichtige Schlüsselschritte. In unserer Arbeitsgruppe sehen wir diese Forschungsansätze als voneinander nicht zu trennende Aspekte für die Entwicklung der nächsten Generation von Batterien, welche durch verbesserte Leistung, Sicherheit und Handhabbarkeit einen entscheidenden Beitrag zur Weiterentwicklung verschiedener für unsere Gesellschaft grundlegende Technologien wie Elektromobilität oder mobile Datennutzung ermöglichen werden.

Die Entwicklung von Elektrolyt-Lösungsmittel Systemen umfasst die Synthese geeigneter Elektrolyte (organische und anorganische Chemie), das Verständnis der Interaktionen zwischen Elektrolyt, Lösungsmittel und den Elektroden (analytische und Komplexchemie), sowie die Evaluierung der elektrochemischen Kenngrößen des erhaltenen Systems (Elektrochemie). Ein Fokus liegt für uns auf der Entwicklung und Anwendung geeigneter ionischer Flüssigkeiten für Magnesiumbatterien. Das Verständnis der ablaufenden Prozesse steht hier im Vordergrund, damit neue Materialien nicht nur im Labor sondern in tatsächlichen Produkten Verwendung finden können.