Synthese und Charakterisierung von Benzoxazin-haltigen Elektrolyten für Lithium-Ionen-Batterien

Das Ziel und die Motivation dieser Arbeit ist die Synthese und Charakterisierung eines thermoplastischen Polymerelektrolyts auf Benzoxazin-Basis für Lithium-Ionen-Batterien. Aufgrund der hohen Sicherheitsrisiken der zurzeit verwendeten Polymerelektrolyte, beispielsweise auf PEO-Basis, müssen neue Alternativen mit höherer Sicherheit entwickelt werden. Insbesondere die Brandschutzeigenschaften wie die Hitzebeständigkeit und Entflammbarkeit sollen hierbei im Fokus stehen. Es wurden Benzoxazin-Monomere mit Lithium-Ionen-leitfähigen Ethylenglycolketten synthetisiert. Die Herstellung der Benzoxazin-Elektrolyte erfolgte durch das Mischen der Monomere mit dem Leitsalz Lithium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid (LiTFSI). Hierbei wurde eine Steigerung der Leitfähigkeit mit steigender Leitzsalzkonzentration, steigender Temperatur, sowie mit zunehmender Länge der Ethylenglycolketten. Anschließend wurden die thermischen Eigenschaften sowie der Branzdschutz der Benzoxazin-Elektrolyte untersucht. Dabei wurde deutlich, dass die Benzoxazin- Elektrolyte eine deutlich niedrigere Wärmefreisetzung sowie eine deutlich höhere Entzündungstemperatur und Verkohlung aufweisen als Poly(ethylenoxid)-Elektrolyte (PEO).