Hochleitfähiger Gel-Polymer-Elektrolyt – Polymerisierbare Leitsalze für Li-Ionen Batterien

Die vorliegende Erfindung umfasst polymerisierbare Lithiumsalze, die in Verbindung mit Lösungsmitteln als gelartige Elektrolyte in elektrochemischen Energiespeichern verwendet werden können. Ein Beispiel für die neuartigen Polymerelektrolyten auf Basis von Pyrazol ist die Verbindung Lithium[3,5-bis(trifluormethyl)pyrazolid], (kurz: Li[3,5 DiMeFPz]). Bei den erfindungsgemäßen Leitsalzen liegen das Monomer und das Leitsalz in einer Verbindung vor. Durch einen thermischen Aushärteprozess können die Anionen in situ polymerisiert werden.

Kommerzielle Anwendung: Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die beschriebenen Substanzen eine deutlich höhere Ionenleitfähigkeit insbesondere bei tiefen Temperaturen aufweisen, als die bisher verwendeten Lithium-Polymer-Systeme (Fig. 1). Durch Zugabe von Lösungsmitteln lässt sich die Leitfähigkeit noch weiter steigern. Darüber hinaus besitzen die hier beschriebenen Leitsalze eine hohe elektrochemische Stabilität, die Zellspannungen bis zu 4,5 V und höher erlauben (Fig. 2). Bei der Verwendung von üblichen Elektrolytsystemen, z.B. mit dem Leitsalz LiPF6, besteht bisher ein hohes Sicherheitsrisiko bei mechanischer Beschädigung der Batterie aufgrund von Reaktionen des Elektrolyten mit der Luftfeuchtigkeit unter Bildung von Fluorwasserstoff. Die hier beschriebenen Salze sind hingegen hydrolysestabil. Die vorliegende Technologie bietet damit eine vielversprechende Grundlage für zukünftige Anwendungen in Energiespeichern für die Consumer-Elektronik und Elektromobilität.

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Dipl.-Ing. Alfred Schillert