EP3152793A1 - Kathodenmaterial für lithium-schwefel-zelle - Google Patents

Kathodenmaterial für lithium-schwefel-zelle

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EP3152793A1
EP3152793A1 EP15726630.5A EP15726630A EP3152793A1 EP 3152793 A1 EP3152793 A1 EP 3152793A1 EP 15726630 A EP15726630 A EP 15726630A EP 3152793 A1 EP3152793 A1 EP 3152793A1
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EP
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polymer
lithium
sulfur
ion
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Withdrawn
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EP15726630.5A
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Jean Fanous
Joerg Thielen
Bernd Schumann
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to cathode materials for alkali metal-sulfur cells, in particular for lithium-sulfur cells and corresponding cells and batteries.
  • Lithium-ion batteries which are also referred to as lithium-ion batteries are nowadays used in a variety of products as energy storage. In order to produce batteries with a higher energy density, research is being done on the lithium-sulfur battery technology.
  • lithium-sulfur cells contain elemental sulfur and contain, in particular, ether-based electrolyte solvents to ensure the solubility of the sulfur.
  • the present invention relates to a cathode material for an electrochemical cell, for example for an alkali metal cell, for example for a lithium cell and / or sodium cell, in particular for a lithium cell, for example for an alkali metal sulfur cell, for example, for a lithium-sulfur cells and / or sodium-sulfur cells, in particular for a lithium-sulfur cell, which at least one, in particular
  • the ionic conductivity and ionic bonding and thus the ionic contacting of the ion exchanger can advantageously be determined
  • Cathode active material can be improved. This in turn can
  • an increased ion conduction for the ion of the alkali metal in particular an increased lithium ion conduction, can be achieved in the cathode, ie the positive electrode of the cell, which makes it possible to achieve this
  • An alkali metal cell may in particular be understood to mean an electrochemical cell, for example a battery cell or accumulator cell, to whose electrochemical reaction alkali ions, for example lithium ions, for example in the case of a lithium cell, or sodium ions, for example in the case of a sodium cell, are involved ,
  • an alkali metal cell may be a lithium cell and / or a sodium cell.
  • electrochemical cell for example a battery cell or Akkumulatorzelle understood, are involved in the electrochemical reaction alkali ions, for example lithium ions, for example in the case of a lithium cell, or sodium ions, for example in the case of a sodium cell, and sulfur.
  • alkali metal sulfur cell may be a lithium sulfur cell and / or sodium sulfur cell.
  • a polymer electrolyte may, in particular, be understood as meaning an ion-conducting or ion-conducting, for example, lithium ion-conducting or lithium ion-conducting polymer.
  • an ion-conducting or ion-conducting, for example, lithium ion-conducting or lithium ion-conducting, polymer may also be referred to as a polymer electrolyte.
  • a polymer electrolyte When used in a cathode material, a polymer electrolyte may also be referred to as cathode electrolyte or catholyte in particular.
  • the polymer electrolyte may be lithium ion conductive or lithium ion conductive and / or sodium ion conductive or sodium ion conductive, in particular
  • lithium ion conductive or lithium ion conductive lithium ion conductive or lithium ion conductive.
  • An ion-conducting, for example lithium ion-conducting, electrolyte or polymer may, in particular, be understood as meaning an electrolyte or polymer which is intrinsically ion-conducting, for example lithium ion-conducting, and / or has lithium ions.
  • ion-conductive for example, lithium ion conductive, electrolytes
  • or polymer can be understood in particular to be an electrolyte or polymer which itself may be free of the ions to be conducted, for example lithium ions, but is designed to supply the ions to be conducted, for example lithium ions
  • coordinate and / or solvate or coordinate counter ions of the ions to be conducted for example lithium Leitsalzanionen, and for example with the addition of the conductive ions, for example
  • the at least one cathode active material may in particular be sulfur-containing.
  • the at least one cathode active material may comprise a sulfur composite and / or elemental sulfur and / or a
  • sulfur compound for example, contain or be formed therefrom.
  • the at least one cathode active material may comprise or be a sulfur carbon grain.
  • a sulfur-carbon grain posit can, in particular, be understood as meaning a composite which comprises sulfur and carbon.
  • Sulfur-carbon composite sulfur for example covalently and / or ionic, in particular covalent, bound to carbon and / or embedded therein.
  • the (poly) sulfides S x 2 " thus produced during a discharge (reduction) of a cell are better retained in the cathode and thus the sulfur utilization and cycle stability can be improved.
  • Carbon, bound, include.
  • the at least one cathode active material may be a sulfur polymer and / or carbon modification composite.
  • a sulfur polymer and / or carbon modification composite may be a sulfur polymer and / or carbon modification composite.
  • Polymer composite may in particular be understood as a composite which comprises or is formed from sulfur and at least one polymer.
  • a sulfur-carbon modification composite may, in particular, be understood to mean a composite which contains sulfur and a carbon modification, ie elemental carbon or carbon
  • Carbon of zero oxidation number for example carbon nanotubes, and / or carbon hollow spheres and / or graphene and / or graphite and / or carbon black comprises.
  • this can be the at least one
  • the cathode active material may be a sulfur-polymer and / or carbon-modification composite.
  • the at least one cathode active material may comprise a sulfur-polymer composite.
  • the sulfur-polymer composite in particular in addition to sulfur - (at least one, in particular electrically conductive polymer, for example polyacrylonitrile, in particular cyclized polyacrylonitrile (cPAN), and / or polypyrrole and / or polythiophene and / or polyphenylene, for example, in particular cyclized, polyacrylonitrile and / or polyparaphenylene include, or be formed from.
  • sulfur for example covalently and / or ionically, in particular covalently, may be bound to the, in particular electrically conductive, Polymer bound and / or embedded in its matrix.
  • Cyclized polyacrylonitrile may in particular have a structure of interconnected, in particular fused, rings, in particular six-membered rings, and / or a repeating unit comprising three carbon atoms and one nitrogen atom, for example, wherein adjacent rings have at least two common carbon atoms.
  • sulfur-polymer composites improved binding and / or finely distributed embedding of the sulfur, as well as improved mechanical properties, can advantageously be achieved compared with sulfur-carbon modification composites, whereby the electrical and / or ionic contacting and sulfur utilization are achieved and thus the energy density can be improved.
  • the at least one cathode active material or the sulfur-polymer composite may comprise or be a polymer having, for example, partially or completely, for example, covalently and / or ionically, in particular covalently, bound sulfur.
  • this includes at least one
  • Cathode active material is a polymer with, in particular covalently, bound sulfur.
  • the polymer may be electrically conductive or conductive.
  • the at least one cathode active material may be a polymer, for example based on polyacrylonitrile (PAN), in particular cyclized polyacrylonitrile (cPAN), and / or polypyrrole and / or polythiophene and / or polyphenylene, in particular based on polyacrylonitrile (PAN), with, in particular covalently, bound sulfur, or a
  • Sulfur-polyacrylonitrile composite in particular SPAN include
  • the sulfur-polymer Composite a sulfur-polyacrylonitrile composite, such as SPAN be.
  • the polymer may comprise covalently bonded sulfur in the charged state of the cell.
  • alkali metal ions Li +
  • lithium ions and / or sodium ions for example lithium ions and / or sodium ions, in particular lithium ions, in particular ionic
  • the covalent attachment of the sulfur to the polymer in particular at least partially dissolved.
  • the polymer is bound with, in particular covalently, bound sulfur by sulfidization of a polymer, for example of polyacrylonitrile and / or polypyrrole and / or polythiophene and / or polyphenylene, in particular of polyacrylonitrile.
  • Sulfidation may in particular be a chemical reaction of a sulfur-containing compound, for example elemental sulfur and / or a sulfur-containing compound
  • the polymer may comprise or be with, in particular covalently, bound sulfur-sulfidized, cyclized and, for example, dehydrogenated polyacrylonitrile, for example SPAN.
  • Sulfidized, cyclized and, for example, dehydrogenated polyacrylonitrile, for example SPAN may in particular be a structure of interconnected, in particular fused, rings, in particular six-membered rings, and / or a repeating unit comprising three carbon atoms and one nitrogen atom, for example wherein adjacent rings have at least two common carbon atoms have.
  • this includes at least one
  • Cathode active material polyacrylonitrile having, for example partially or completely, in particular completely, for example covalently and / or ionically,
  • the sulfur-polymer composite may in particular be a sulfur-polyacrylonitrile composite, for example SPAN.
  • SPAN in particular a polyacrylonitrile (PAN), in particular cyclized polyacrylonitrile (cPAN), based composite or polymer with, in particular covalently bound sulfur are understood, in particular which is obtainable by a thermal reaction and / or chemical reaction of polyacrylonitrile in the presence of sulfur.
  • nitrile groups can thereby react to form a polymer, in particular with a conjugated ⁇ system, in which the nitrile groups are converted to nitrogen-containing rings, in particular six-membered rings, in particular with covalently bonded sulfur, which are attached to one another.
  • SPAN can be prepared by heating polyacrylonitrile (PAN) with an excess of elemental sulfur, especially at a temperature of> 300 ° C, for example, about> 300 ° C to ⁇ 600 ° C.
  • the sulfur in particular on the one hand the polyacrylonitrile (PAN) to form hydrogen sulfide (H 2 S) cyclize and on the other - for example, forming a covalent SC bond - finely distributed in the cyclized matrix are bound, for example, where a cyclized polyacrylonitrile Structure with covalent sulfur chains, is formed.
  • SPAN is described in Chem. Mater., 201 1, 23, 5024 and J. Mater. Chem., 2012, 22, 23240, J. Electrochem. Soc, 2013, 160 (8) A1 170, and described in document WO 2013/182360 A1.
  • the at least one cathode active material may comprise a sulfur-carbon modification composite which comprises (in particular besides sulfur) (at least) one carbon modification, for example carbon tubes, for example carbon nanotubes, and / or hollow carbon spheres and / or graphene and / or graphite and / or carbon black, for example in the form of carbon particles and / or carbon fibers, comprises or is formed therefrom.
  • sulfur in the matrix of the carbon modification, for example in the
  • Carbon tubes and / or carbon hollow balls embedded are advantageously - for example, compared with simple mixtures - improved, electrical and / or ionic contact and
  • Carbon modification surface-modified in particular with a polysulfide affine compound, for example with titanium carbide and / or polyethylene glycol and / or polyethylene oxide and / or a later-explained polymer electrolyte, be.
  • a polysulfide affine compound for example with titanium carbide and / or polyethylene glycol and / or polyethylene oxide and / or a later-explained polymer electrolyte
  • the at least one cathode active material may comprise a sulfur-metal compound composite which, in particular in addition to sulfur, contains at least one, in particular electrically conductive,
  • Metal compound for example at least one, in particular electrically conductive, metal oxide, for example an oxide of tin and / or indium and / or tantalum and / or niobium, for example tin-doped indium oxide and / or with tantalum, niobium and / or fluorine-doped tin oxide, and / or at least one,
  • metal oxide for example an oxide of tin and / or indium and / or tantalum and / or niobium, for example tin-doped indium oxide and / or with tantalum, niobium and / or fluorine-doped tin oxide, and / or at least one,
  • metal carbide for example titanium carbide, for example in the form of wires and / or fibers and / or a network, comprises or is formed therefrom.
  • sulfur can be embedded in the matrix of the metal compound, for example in and / or between fibers and / or wires and / or the network.
  • the at least one cathode active material in particular in the charged state, comprise at least one metal sulfide, in particular transition metal sulfide.
  • a sulfide may, for example, be understood to mean a chemical compound which comprises negatively charged sulfur, in particular at least one sulfide anion (S 2 " ) and / or disulfide anion (S 2 2" ) and / or polysulfide anion.
  • the at least one metal sulfide in particular electrochemically active sulfur, in particular which is electrochemically active in the context of the electrochemical reaction of the cell for which the cathode material is designed, for example at least one disulfide anion (S 2 2 " ) and / or at least one polysulfide anion and / or an excess of stoichiometric sulfur, for example sulfur and / or unbound sulfur and / or uncharged sulfur and / or sulfur of zero oxidation number not directly linked to metal,
  • included in its crystal structure sulfur include. In a further embodiment, this is at least one
  • Cathode active material for example, the sulfur-carbon composite, for example, the sulfur-polymer composite, in particular the polymer with, in particular covalently bonded sulfur, with the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor and / or, for example molecular level, mixed.
  • the polymer with, in particular covalently, bound sulfur can interact with the at least one polymer electrolyte and / or be mixed, for example at the molecular level.
  • the at least one cathode active material for example the sulfur-carbon composite, for example the sulfur-polymer composite, in particular the polymer with, in particular covalently, bound sulfur, and the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor uniformly distributed. So can
  • a penetration or mixing of the, formed by the sulfur-containing polymer, electrochemical phase and, formed by the at least one polymer electrolyte and / or at least one inorganic ion conductor, ion-conducting phase which, for example, only participate in the electrochemical reaction alkali ions, in particular lithium ions, conducts and thus further improves the ionic bonding of the electrochemically active phase.
  • a mixture at the molecular level or a molecular mixture can be understood in particular that one or a few polymer strands of the at least one polymer electrolyte between
  • Polymer strands of the polymer are arranged with, in particular covalently, bound sulfur (see FIGS. 1 a to 1 c).
  • the number of polymer strands of the polymer with, in particular covalently bonded, sulfur can be greater than or equal to the number of polymer strands 2: 1, for example in a ratio of 2: 1 to 3: 1, stand.
  • the cathode material comprises particles which contain the at least one cathode active material and the at least one a polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor, in particular lithium ion conductor, comprise, in particular contain or are formed therefrom.
  • the cathode material may comprise particles which comprise, in particular contain or are formed from the sulfur-carbon composite, for example sulfur-polymer composite, and the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ionic conductor, in particular lithium-ionic conductor.
  • the cathode material may comprise particles which comprise, in particular contain or are formed from the polymer with, in particular covalently, bound sulfur, for example SPAN, and the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor, in particular lithium ion conductor.
  • the at least one cathode active material for example the sulfur-carbon composite, in particular the polymer with, in particular covalently, bound sulfur, with at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ionic conductor penetrates and / or mixed, for example at the molecular level.
  • Cathode active material for example, the sulfur-carbon composite, for example, the sulfur-polymer composite, especially the polymer with, in particular covalently bonded sulfur and the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor uniformly distributed. Since the particles themselves are ion-conducting, the ionic conduction can advantageously be carried out directly from particle to particle. Thus, advantageously, the ionic contacting of the at least one
  • Cathode active material can be improved.
  • the amount of polymer electrolyte serving as a cathode material binder can be considerably reduced or even reduced to serve as a cathode material binder
  • Polymer electrolytes are dispensed with.
  • the particles are directly connected to each other, for example, pressed, and / or that is Cathode material free of serving as a cathode material binder
  • the particles are incorporated in at least one polymer electrolyte serving as cathode material binder and / or inorganic ion conductor, in particular lithium ion conductor.
  • Cathodic polymer binder and / or ionic conductor may be the same or different.
  • Cathode active material for example the sulfur-carbon composite, for example the sulfur-polymer composite, in particular the polymer with, in particular covalently bound sulfur, and the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor, for example at the molecular level, ion-conductive or ion-conducting, in particular lithium-ion-conducting or lithium-ion-conducting, channels and / or ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium-ion-conducting or lithium-ion-conducting, planes.
  • ion-conductive or ion-conducting in particular lithium-ion-conducting or lithium-ion-conducting, channels and / or ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium-ion-conducting or lithium-ion-conducting, planes.
  • Lithium ion conductive or lithium ion conducting, channels and / or planes, for example within the particles, may advantageously be the ionic
  • Polymer electrolytes are significantly reduced.
  • the ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium-ion-conducting or lithium-ion-conducting, channels and / or planes can, for example, have an extent of at least a few nanometers, in particular of at least some 100 nanometers. Such extensions can be achieved by simple polymers, for example homopolymers, for example
  • Polyethylene oxides, or by co-polymers, for example, block co-polymers can be achieved.
  • the ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium-ion-conducting or lithium ion-conducting, channels and / or planes may in particular occur between the polymer with, in particular covalently, bound sulfur and the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor and / or between polymer sections of the polymer, especially covalently bound sulfur.
  • the ion-conducting or ion-conducting in particular lithium-ion-conducting or extend
  • the ionic bonding of the cathode active material can be further improved and, for example, a high-current ion conduction can be achieved.
  • the ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium-ion-conducting or lithium-ion-conducting, channels and / or planes can be the sulfides bound to the polymer, in particular covalently bound sulfur and / or sulfides thereof, in particular during discharge, for example polysulfides (S x 2 " ) and / or disulfides (S 2 2 " ) and / or monosulfides (S 2" ), and / or alkali metal ions, for example lithium ions and / or sodium ions, in particular lithium ions, and / or anions, in particular of the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic Lonenleiters and / or
  • At least one conductive salt include, for example, contain and / or absorb.
  • the ion-conducting or ion-conducting in particular lithium-ion-conducting or extend
  • the ion-conducting or ion-conducting in particular lithium ion-conducting or lithium ion-conducting, channels and / or planes in a zone at a phase boundary between the polymer with, in particular covalent, bound sulfur and the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor, and / or be formed in a zone between polymer sections of the polymer with, in particular covalently bound sulfur.
  • the ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium ion-conducting or lithium ion-conducting, channels and / or planes are polar regions of the polymer with, in particular covalently, bound sulfur, in particular by the, in particular covalently bonded, sulfur to the polymer, and polar regions the at least one polymer electrolyte is formed.
  • the polar regions of the polymer with, in particular covalently, bound sulfur can
  • alkali metal ions are in the polar regions of the at least one polymer electrolyte
  • the negatively charged group Q " and / or the uncharged group Q in particular covalently, optionally via a spacer, to a polymer back forming unit, in particular a polymer back-forming unit - [A] -, be attached.
  • the alkali metal ions for example lithium ions and / or sodium ions, in particular lithium ions, may be bonded to a negatively charged group Q " , in particular ionically / or charging, which could be caused by poor ion conductivity, can be reduced or avoided.
  • the polymer backings of the polymer, in particular covalently bonded sulfur, and the polymer backings, for example the polymer backbone-forming unit [A], of the at least one polymer electrolyte can thereby in particular, form a structural plane.
  • the at least one polymer electrolyte can advantageously be simple, for example, only with ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium ion-conducting and / or lithium ion-conducting,
  • Lonen tend continue to improve the at least one polymer electrolyte in the form of a co-polymer, for example, block co-polymer.
  • Cathode active material in particular the polymer with, in particular covalently bound sulfur, and the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor a lamellar arrangement.
  • ion-conducting or ion-conducting in particular lithium-ion-conducting or lithium-ion-conducting, lamellar domains are formed by the sulfur bound to the polymer, in particular covalently bound to the polymer or by polar regions of the polymer with, in particular covalently bonded, sulfur and polar regions of the at least one polymer electrolyte.
  • Polymer back for example, the polymer backbone forming unit - [A] -, the at least one polymer electrolyte, a structural lamellar domain.
  • the ion-conducting or ion-conducting for example lithium ion-conducting or lithium ion-conducting, lamellar domains are formed between structural lamellar domains.
  • the ion-conducting or ion-conducting for example, lithium ion-conducting or lithium ion-conducting, lamellar domains and the structural lamellar domains may be arranged alternately.
  • the ion-conducting or ion-conducting for example, lithium ion-conducting or lithium ion-conducting, lamellar domains and the structural lamellar domains may be arranged alternately.
  • lithium ion conductive or lithium ion conductive planes for example within the ion-conducting or ion-conducting, for example
  • the polymer may be mixed with, in particular covalently, bound sulfur and the at least one polymer electrolyte, for example, at the molecular level.
  • the polymer of the at least one cathode active material and the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor in particular the polymer with, in particular covalently, bound sulfur and the at least one
  • a bi-phased continuous network Under a bi-phased continuous network can in particular a
  • Networks are formed in the two phases, such as A and B, which completely penetrate the network each by itself, in particular so that no isolated or demolished areas of only one phase, such as A or B, are present.
  • the repetition number of the repeating units of the polymer, in particular covalently bound sulfur is from the repetition number of the at least one polymer electrolyte in a ratio of 1.5: 1 to 6: 1, for example in a ratio of 2: 1 to 5 : 1, for example, about 3: 1.
  • a high capacity can be achieved with sufficient ion conduction.
  • this takes at least one
  • Cathode active material in particular the polymer with, in particular covalently bound sulfur, based on the sum of, of the at least one
  • Cathode active material in particular of the volume occupied by the polymer, in particular covalently bonded sulfur, and of the volume occupied by the at least one polymer electrolyte and / or by the at least one inorganic ion conductor, more than 50% by volume, for example> 60% by volume, for example> 70% by volume. So can advantageously also a high capacity can be achieved with sufficient ion conduction.
  • Polymer electrolyte be electrically conductive.
  • the electrical connection of the cathode active material can be improved.
  • the cathode material may, for example, by layer or
  • Molecular layer deposition and / or by a Langmuir-Blodgett technology for example, in which the electrochemically active phase and the ion-conducting phase are formed sequentially, for example alternately, and / or by a technology known from block co-polymer synthesis methods, for example the basis of a, in particular thermal, resulting from a solution or suspension phase separation technology, and / or by thermal treatment of a film and implementation of the film with the at least one cathode active material, and / or by
  • Self-organization for example in the direction of a lamellar arrangement and / or a bicontinuous network, and / or by
  • Crystallization forces at a deposition of at least two phases are produced. These technologies can be beneficial
  • Materials with a penetration and / or mixing of two or more components up to a size of 20 nm to 500 nm are produced.
  • the cathode material further comprises at least one metal sulfide.
  • the at least one metal sulfide may comprise, for example, at least one transition metal sulfide and / or at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group, in particular of the periodic table.
  • the at least one metal sulfide may be electrochemically active, in particular in the context of the electrochemical reaction of the cell for which the cathode material is designed.
  • the at least one metal sulfide may in particular at least one metal, for example at least one
  • Transition metal and / or at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group include.
  • the at least one Metal sulfide at least one metal (Mt), for example transition metal and / or metal of the third, fourth and / or fifth main group, which (Mt) a more positive or higher, for example, by> 1 V positive or higher, standard electrode potential (Mt ° / Mt x + ), as the anode active material or alkali metal of the cell, for example lithium has.
  • the at least one metal sulfide may comprise at least one metal (Mt), for example at least one
  • Transition metal and / or at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group which (Mt) has a standard electrode potential (Mt ° / Mt x + ), in particular against standard hydrogen electrode (NHE), of> -2 V.
  • niobium may have a standard electrode potential (Nb ° / Nb 3+ ) of -1.099 V and, thus, by 1, compared to the standard electrode potential (Li ° / Li + ) of lithium of -3.0401 V versus standard hydrogen electrode (NHE) , 941 1 V more positive or higher potential than one
  • Molybdenum for example in the form of MoS 3 and / or
  • MoS 2 may have up to 2.804V more positive potential than a lithium anode.
  • the at least one metal sulfide may be, for example, at least one sulfide anion (S 2 " ) and / or at least one disulfide anion (S 2 2" ) and / or at least one higher sulfide and / or at least one Polysulfidanion and / or a superstoichiometric sulfur content
  • S 2 " sulfide anion
  • S 2 2" disulfide anion
  • Polysulfidanion and / or a superstoichiometric sulfur content For example, sulfur and / or unbound sulfur and / or uncharged sulfur and / or sulfur of zero oxidation number not directly associated with metal,
  • included in its crystal structure sulfur include.
  • the at least one metal sulfide may also be a semiconductor, for example, such as copper (II) sulfide (CuS).
  • the at least one metal of the at least one metal sulfide can be reduced to the elemental or metallic form.
  • the at least one cathode active material in particular the at least one metal of at least comprise a metal sulfide in metallic form.
  • the at least one metal of the at least one metal sulfide can advantageously contribute to the capacity of the cathode material and thus to the efficiency of the cell.
  • the formed metallic form of the at least one metal of the at least one metal sulfide can thereby lead to an improved electrical conductivity of the
  • the at least one metal sulfide may optionally increase the electrical conductivity by semiconducting properties.
  • At least one metal sulfide in particular in a reduction of the at least one metal of the at least one metal sulfide, released sulfur and optionally formed therefrom sulfide anion (s 2 " ) and / or
  • Polysulfides can with anode material ions or
  • Alkali metal ions for example lithium ions, react and / or combine and, for example, lithium sulfide (Li 2 S), lithium disulfide and / or
  • the at least one metal sulfide and / or the at least one metal of the at least one metal sulfide may advantageously be
  • the at least one metal sulfide electrochemically active sulfur in particular which is electrochemically active in the context of the electrochemical reaction of the cell for which the cathode material is designed, for example at least one disulfide anion (S 2 2 " ) and / or at least one
  • Polysulfide anion and / or a superstoichiometric sulfur content for example, not directly associated with metal sulfur and / or unbound sulfur and / or uncharged sulfur and / or sulfur of zero oxidation number, for example, in its crystal structure incorporated sulfur, may advantageously also in addition Electrochemically active sulfur of at least one metal sulfide for
  • Capacity of the cathode material or cell contribute.
  • the at least one metal sulfide for example the at least one transition metal sulfide and / or the at least one
  • Metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group in which at least one Kathoden2011matenal and / or in one, in particular ionic and / or electrically conductive or conductive polymer, for example in the at least one polymer electrolyte, and / or in another Lonenleiter, for example, in the at least one inorganic ion conductor, contain, for example, embedded and / or embedded, be.
  • the at least one metal sulfide for example the at least one transition metal sulfide and / or the at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group, can be used in combination with a cathode active material.
  • the at least one metal sulfide in particular the at least one transition metal sulfide and / or the at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group, in the at least one cathode active material, in particular in the sulfur-carbon composite
  • sulfur-polymer composite for example in the polymer with, in particular covalently bonded, sulfur, for example SPAN, contain, for example bound and / or embedded.
  • electrochemical reaction for example during unloading and / or loading.
  • the at least one cathode active material may be a sulfur-carbon composite, for example a sulfur-polymer composite, for example a polymer having, in particular covalently bound sulfur, and at least one metal sulfide, in particular the at least one transition metal sulfide and / or the at least a metal sulfide at least a metal of the third, fourth and / or fifth main group.
  • a sulfur-carbon composite for example a sulfur-polymer composite, for example a polymer having, in particular covalently bound sulfur
  • at least one metal sulfide in particular the at least one transition metal sulfide and / or the at least a metal sulfide at least a metal of the third, fourth and / or fifth main group.
  • a cathode material may be provided in which a portion of the sulfur in and / or on the sulfur-carbon composite, for example the sulfur-polymer composite, for example the polymer with, in particular covalently, bound sulfur, for example SPAN, bonded and another part of the sulfur in and / or bound to the metal sulfide.
  • the at least one cathode active material in particular the sulfur-carbon composite, for example the sulfur-polymer
  • Composite in particular the polymer with, in particular covalently bonded, sulfur, for example SPAN, and the at least one metal sulfide,
  • Transition metal sulfide to form a (common) electrochemically active phase.
  • inorganic ion conductors can form an ion-conducting phase, for example, which may be present in addition to the electrochemically active phase.
  • Cathode-active material in particular the sulfur-carbon composite, for example, the sulfur-polymer composite, for example the polymer with, in particular covalently bound sulfur, for example SPAN, with the at least one metal sulfide, in particular the at least one
  • at least one can be
  • Cathode active material in particular the sulfur-carbon composite, for example the sulfur-polymer composite, for example the polymer with, in particular covalently bound sulfur, and the at least one metal sulfide, for example the at least one transition metal sulfide and / or the at least one metal sulfide of at least one metal the third, fourth and / or fifth main group, evenly distributed.
  • the sulfur-carbon composite for example the sulfur-polymer composite, for example the polymer with, in particular covalently bound sulfur
  • the at least one metal sulfide for example the at least one transition metal sulfide and / or the at least one metal sulfide of at least one metal the third, fourth and / or fifth main group, evenly distributed.
  • both the sulfur-carbon composite for example, the Sulfur-polymer composite, in particular the polymer with, in particular covalently, bound sulfur, for example SPAN, as well as the at least one metal sulfide contained therein, in particular transition metal sulfide, alike contact the at least one polymer electrolyte and / or the at least one inorganic ion conductor at its interface ,
  • the at least one cathode active material in particular the sulfur-carbon composite, for example the sulfur-polymer composite, for example the polymer with, in particular covalently, bound sulfur, for example SPAN, of the at least one metal sulfide ,
  • the at least one cathode active material in particular the sulfur-carbon composite, for example the sulfur-polymer composite, for example the polymer with, in particular covalently, bound sulfur, for example SPAN, with the at least one metal sulfide, for example the at least one transition metal sulfide and or at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group, be coated.
  • the surface conductivity can be improved and, if appropriate, counteracted by diffusion of polysulfides.
  • this makes at least one
  • Metal sulfide for example, the at least one transition metal sulfide and / or the at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group (in total),> 5 wt .-% to ⁇ 90 wt .-%, for example> 25 wt .-% to ⁇ 50 wt .-%, based on the weight of the at least one cathode active material, in particular sulfur-carbon composite, for example sulfur-polymer composites, for example, the polymer with, in particular covalently bound sulfur, and the at least one Metal sulfide, for example, the at least one
  • the at least one metal sulfide for example, the at least one transition metal sulfide and / or the at least one
  • Metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group in particular the at least one transition metal sulfide, a simple metal sulfide, such as iron (II) sulfide (FeS) and / or copper (II) sulfide (CuS), for example with one sulfur atom per Metal atom, for example, in which all bonds of sulfur to the metal atom, and / or a metal sulfide having a more complex structure, for example, in which more than one sulfur atom is bound per metal atom, for example copper disulfide (CuS 2 ) and / or patronite (VS 4 , V 4+ (S 2 2 ⁇ ) 2), and in which, where appropriate, the sulfur may not be directly connected to the metal, but may be incorporated, for example, in the crystal structure, for example, a metal sulfide having a
  • Stoichiometric sulfur content and / or in which more metal atoms are contained as sulfur atoms, for example, copper (I) sulfide (Cu 2 S) and / or a metal sulfide having a stoichiometric metal content, such as Ni 9 S 8 and / or
  • Ni 3 S 2 include or be.
  • the at least one metal sulfide for example the at least one transition metal sulfide and / or the at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group, in particular the at least one
  • Transition metal sulfide electrochemically active sulfur, in particular which in the context of the electrochemical reaction of the cell, for which the
  • Cathode material is designed to be electrochemically active.
  • the at least one metal sulfide for example the at least one
  • Transition metal sulfide and / or the at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group in particular the at least one transition metal sulfide, at least one disulfide anion and / or at least one Polysulfidanion and / or a superstoichiometric sulfur content, for example not directly sulfur-bonded metal and / or unbound sulfur and / or uncharged sulfur and / or sulfur of zero oxidation number, for example with sulfur incorporated in its crystal structure.
  • the electrochemically active sulfur of the at least one metal sulfide contribute to the capacity of the cathode material or cell.
  • the at least one metal sulfide for example, the at least one
  • the at least one metal sulfide is particularly preferred.
  • Transition metal sulfide a metal disulfide and / or a higher metal sulfide, for example a metal trisulfide and / or a metal tetrasulfide and / or a metal pentasulfide, and / or a metal sulfide having a superstoichiometric sulfur content, for example, with embedded in its crystal structure sulfur include or be.
  • additional sulfur for the electrochemical reaction and / or catalysis can be provided.
  • the at least one metal sulfide for example the at least one transition metal sulfide and / or the at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group, more than one metal atom per sulfur atom and / or a more than stoichiometric metal content. So can
  • the at least one metal sulfide comprises or is at least one transition metal sulfide.
  • the at least one transition metal sulfide may comprise or be a transition metal sulfide having electrochemically active sulfur and / or a transition metal sulfide having more than one sulfur atom per metal atom and / or a transition metal sulfide having more than one metal atom per sulfur atom and / or a transition metal sulfide having a more than stoichiometric metal content.
  • transition metal sulfides can therefore advantageously in particular the capacity of the cathode material or the cell increased by electrochemically active sulfur and / or provided additional sulfur for the electrochemical reaction and / or catalysis and / or the electrical conductivity can be increased.
  • the at least one metal sulfide comprises or is at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group.
  • the at least one metal sulfide comprises or is at least one transition metal sulfide and at least one metal sulfide of at least one metal of the third, fourth and / or fifth main group.
  • this comprises or is at least one metal sulfide or transition metal sulfide, a sulfide of iron, copper, cobalt, nickel, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, zinc, manganese and / or titanium.
  • this comprises or is at least one
  • Metal sulfide for example, transition metal sulfide, (at least) an iron sulfide.
  • the at least one metal sulfide may be iron disulfide
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, comprises or is (at least) one copper sulfide.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, comprises or is (at least) one copper sulfide.
  • Metal sulfide copper disulfide (CuS 2 ) and / or a in particular
  • Stoichiometric metal content for example, Cu 9 S 8 and / or Cu 7 S 4 , and / or copper (II) sulfide (CuS) and / or copper (L) sulfide (Cu 2 S) include or be.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, comprises or is (at least) one cobalt sulfide.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide
  • superstoichiometric sulfur content for example Co 3 S 4
  • a superstoichiometric metal content for example Co 9 S 8
  • CoS Cobalt monosulfide
  • this comprises or is at least one metal sulfide, for example transition metal sulfide, (at least) a nickel sulfide.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, (at least) a nickel sulfide.
  • Nickel disulfide or, for example, the mineral, vesitic (NiS 2 ) and / or a, in particular unstoichiometric, nickel sulfide,
  • Ni 9 S 8 and / or Ni 3 S 2 in particular with a superstoichiometric metal content, for example Ni 9 S 8 and / or Ni 3 S 2 , and / or nickel (II) sulfide (NiS) include or be.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, comprises or is (at least) one vanadium sulfide.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, comprises or is (at least) one vanadium sulfide.
  • V 4+ (S 2 H 2 ) 2 for example with a tetravalent positive vanadium and two S 2 2 " ions charged with double negatives, and / or Vanadium monosulfide (VS) and / or vanadium (III) sulfide (V 2 S 3 ) and / or
  • Vanadium (IV) sulfide (VS 2 ) and / or vanadium (V) sulfide (V 2 S 5 ) include or be.
  • this comprises or is at least one metal sulfide, for example transition metal sulfide,
  • NbS 2 Metal sulfide niobium disulfide (NbS 2 ) and / or a higher niobium sulfide, for example niobium trisulfide (NbS 3 ) and / or niobium tetrasulfide (NbS 4 ) and / or niobium pentasulfide (NbS 5 ), and / or niobium (III) sulfide (Nb 2 S 3 ) and / or niobium (V) sulfide (Nb 2 S 5 ).
  • this comprises or is at least one metal sulfide, for example transition metal sulfide,
  • the at least one tantalum sulfide (at least) a tantalum sulfide.
  • TaS 2 Metal sulfide tantalum disulfide
  • tantalum trisulfide TaS 3
  • tantalum tetrasulfide TaS 4
  • tantalum pentasulfide TaS 5
  • tantalum (III) sulfide Ta 2 S 3 and / or
  • Tantalum (V) sulfide (Ta 2 S 5 ) include or be.
  • this comprises or is at least one metal sulfide, for example transition metal sulfide,
  • the at least one chromium sulphide (at least) a chromium sulphide.
  • Metal sulfide include chromium trisulfide (CrS 3 ), and / or chromium (III) sulfide (Cr 2 S 3 ) or be.
  • this comprises or is at least one metal sulfide, for example transition metal sulfide,
  • the at least one metal sulfide may comprise or be molybdenum disulfide (MoS 2 ) and / or a higher molybdenum sulfide, for example molybdenum trisulfide (MoS 3 ) and / or molybdenum tetrasulfide (MoS 4 ).
  • MoS 2 molybdenum disulfide
  • MoS 3 molybdenum trisulfide
  • MoS 4 molybdenum tetrasulfide
  • this comprises or is at least one metal sulfide, for example transition metal sulfide,
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, comprises or is (at least) one zinc sulfide.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide
  • Metal sulfide Zinc (II) sulfide (ZnS) include or be.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, comprises or is (at least) one manganese sulfide.
  • the at least one metal sulfide may include or be manganese (II) sulfide (MnS) and / or manganese (III) sulfide (Mn 2 S 3 ).
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, comprises or is (at least) one titanium sulfide.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide
  • Metal sulfide include titanium (IV) sulfide (TiS 2 ) or be.
  • the at least one metal sulfide for example transition metal sulfide, comprises or is a metal mixed sulfide.
  • the mixed metal sulfide may comprise at least two metals selected from the group consisting of titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, niobium, tantalum, molybdenum and tungsten.
  • the at least one metal sulfide may be a mixed metal sulfide of the general chemical formula: AB 3 S 6 and / or A 2 BS 4 and / or A 4 B 6 S 8 , where A is nickel (Ni) and / or copper (Cu) and / or iron (Fe) and / or manganese
  • Mn and / or cobalt (Co) and B is vanadium (V) and / or niobium (Nb) and / or tantalum (Ta) and / or molybdenum (Mo) and / or tungsten (W).
  • the at least one metal sulfide may be a metal mixed sulfide of the general chemical formula: AB 3 S 6 , where A is nickel (Ni) and / or copper (Cu) and / or iron (Fe) and / or manganese (Mn) and / or cobalt (Co) and B for Vanadium (V) and / or niobium (Nb) and / or tantalum (Ta), for example NiNb 3 S 6 , and / or a metal mixed sulfide of the general chemical formula: A 2 BS 4 and / or A4B 6 S 8 , wherein A is copper (Cu) and / or nickel (Ni) and / or iron (Fe) and B is molybdenum (Mo) and / or tungsten (W), for example Cu 2 MoS 4 and / or Cu 4 Mo 6 S 8 , include or be.
  • A is nickel (Ni) and / or copper (Cu) and / or iron (F
  • the at least one metal sulfide for example, the at least one metal sulfide, for example
  • Transition metal sulfide selected from the group consisting of FeS, FeS 2 , CuS, Cu 2 S, CuS 2 , Cu 9 S 8 , Cu 7 S 4 , CoS, CoS 2 , Co 3 S 4 , Co 9 S 8 , NiS, NiS 2 , Ni 9 S 8 , Ni 3 S 2 , VS, VS 2 , V 2 S 3 , V 2 S 5 , VS 4 , NbS 2 , NbS 3 , NbS 4 , NbS 5 , Nb 2 S 3 , Nb 2 S 5 ,
  • the at least one metal sulfide may be selected from the group consisting of FeS 2 , CuS 2 , CoS 2 , Co 3 S 4 , NiS 2 , VS 2 , VS 4 , NbS 2 , NbS 3 , NbS 4 , NbS 5 , TaS 2 , TaS 3 , TaS 4 , TaS 5 , CrS 3 , MoS 2 , MoS 3 , M0S 4, WS 2 , WS 3 , WS 4 ,
  • the at least one metal sulfide in particular, the at least one metal sulfide, in particular
  • Transition metal sulfide a sulfide of iron, such as iron (II) sulfide (FeS) and / or iron disulfide (FeS 2 ) and / or copper, for example, copper (II) sulfide
  • CuS copper disulfide
  • CuS 2 copper disulfide
  • chromium for example
  • the at least one metal sulfide or metal sulfide of the third, fourth and / or fifth main group comprises or is a sulfide of indium, gallium, aluminum, tin, germanium, antimony and / or bismuth.
  • the at least one metal sulfide or metal sulfide of the third, fourth and / or fifth main group may comprise or be a sulfide of indium and / or tin and / or antimony.
  • the cathode material further comprises at least one electrically conductive metal compound.
  • an electrically conductive metal compound may include or may be at least one electrically conductive metal oxide and / or at least one electrically conductive metal carbide.
  • the at least one electrically conductive metal oxide may comprise, in particular doped, oxide of tin and / or indium and / or tantalum and / or niobium, for example tin-doped indium oxide and / or with tantalum, niobium and / or fluorine-doped tin oxide be.
  • the at least one at least one electrically conductive metal carbide may comprise or be, for example, a carbide of titanium, for example titanium carbide (TiC).
  • the at least one inorganic ion conductor may in particular be a crystalline ion conductor.
  • the at least one inorganic ion conductor comprises or is a sulfide ion conductor, in particular one
  • Lithium phosphoroxinitride Lithium phosphoroxinitride (LIPON).
  • An ionic conductor with a garnet-like crystal structure can be understood in particular to be an ionic conductor whose crystal structure can be derived from the general garnet formula.
  • the general garnet formula For example, the general garnet formula
  • Crystal lattice and can be occupied by one or more different ions or elements.
  • A may represent the dodecahedral position
  • B the octahedral position
  • Q the tetrahedral position.
  • the at least one inorganic ion conductor may comprise a sulfide ion conductor, in particular for lithium ions
  • Sulfide ion conductors can advantageously have a high transfer coefficient and conductivity as well as low contact contact resistances. Therefore, sulfide ionic conductors can advantageously improve the ionic contacting of the sulfur-containing cathode active material and achieve a low polarization overvoltage. In addition, due to the high transfer rates, it is advantageously possible to achieve low costs, in particular in the case of high surface current densities during charging / discharging
  • sulfide ionic conductors advantageously dissolve virtually no sulfur and almost no polysulfides. This in turn has the advantage that during a discharge (reduction) of a cell resulting (poly) sulfides S x 2 " , which may otherwise migrate to the anode, such as lithium anode, and reduced there and thus the electrochemical reaction could be withdrawn, which also is referred to as a shuttle mechanism, held back better in the cathode and in this way the sulfur utilization and cycle stability can be improved.
  • sulfur-containing cathode materials may advantageously be chemically compatible with sulfide ionic conductors, thereby minimizing degradation of the cathode material and thus prolonging the life of the cell.
  • sulfide ionic conductors can advantageously be produced in a simple manner.
  • Sulfidic ionic conductors can be used particularly advantageously in combination with a sulfur-polymer composite having, for example, covalently and / or ionically, in particular covalently bonded, sulfur, since they are almost have no sulfur and polysulfide solubility, thus dissolving and diffusing sulfur and polysulfides away from the polymer of the composite, which might optionally occur in the case of low molecular weight ether compounds and / or conventional short chain polyethers such as pure polyethylene oxide can be.
  • the at least one sulfidic ion conductor can be based, for example, on the general chemical formula: (Li 2 S) x : (P 2 S 5 ) y : D z , where D z is one or more additives, for example LiCl and / or LiBr and / or Lil and / or LiF and / or Li 2 Se and / or Li 2 O and / or P 2 Se 5 and / or P 2 O 5 and / or Li 3 PO 4 and / or one or more sulfides of germanium, boron, aluminum, Molybdenum, tungsten, silicon, arsenic and / or niobium, in particular germanium, stand, x, y and z can be used in particular for
  • Sulphide ionic conductors can be synthesized, for example, from the individual components Li 2 S and P 2 S 5 and optionally D. The synthesis may optionally be carried out under protective gas.
  • the at least one sulfidic ion conductor comprises or is a lithium argyrodite and / or a sulfidic glass.
  • These ion conductors have proved to be particularly advantageous because they have a high ionic conductivity and low contact contact resistance at the
  • the cathode active material may have. So can
  • Lithium argyrodites can be understood in particular as meaning compounds derived from the mineral argyrodite of the general chemical formula: Ag 8 GeS 6 , where silver (Ag) is replaced by lithium (Li) and in particular germanium (Ge) and / or Sulfur (S) by other elements, for example III., IV., V., VI. and / or VII. Main group, may be replaced.
  • lithium argyrodites are: Compounds of the general chemical formula:
  • Ch is sulfur (S) and / or oxygen (O) and / or selenium (Se), for example sulfur (S) and / or selenium (Se), in particular sulfur (S) compounds of the general chemical formula:
  • Ch is sulfur (S) and / or oxygen (O) and / or selenium (Se), for example sulfur (S) and / or oxygen (O), in particular sulfur (S), and X is chlorine (Cl) and / or bromine (Br) and / or iodine (I) and / or fluorine (F), for example X represents chlorine (Cl) and / or bromine (Br) and / or iodine (I),
  • Ch is sulfur (S) and / or oxygen (O) and / or selenium (Se), for example sulfur (S) and / or selenium (Se), in particular sulfur (S), B is phosphorus (P) and / or Arsenic (As),
  • X is chlorine (Cl) and / or bromine (Br) and / or iodine (I) and / or fluorine (F), for example X is chlorine (Cl) and / or bromine (Br) and / or iodine (I), and 0 ⁇ ⁇ 1.
  • the at least one sulfidic ion conductor may have at least one lithium argyrodite of the chemical formula: Li 7 PS 6 , Li 7 PS 6 , Li 6 PS 5 CI, Li 6 PS 5 Br,
  • Lij.gPSe- ö Cl ö Li .gPSe- ö Brg, Li -gPSe- ö l ö , Li -gPSee- ö CIs, Li -gPSee- ö Brg, Li 7 _ 5 PSe 6 - 5 l 5 , Li 7 - 5 AsS 6 - 5 Br 5 , Li 7 -o AsS M l B , Li 6 AsS 5 l, Li 6 AsSe 5 l, Li 6 P0 5 Cl, Li 6 P0 5 Br and / or Li 6 P0 5 l , Lithium argyrodites are described, for example, in the publications: Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 755-758; Z. Anorg. Gen. Chem., 2010, 636, 1920-1924; Chem. Eur. J., 2010, 16, 2198-2206; Chem. Eur. J.,
  • the lithium argyrodite can be a sulfidic lithium argyrodite, for
  • Lithium argyrodites can be prepared in particular by a mechanical-chemical reaction process, for example, wherein starting materials such as lithium halides, for example LiCl, LiBr and / or Lil, and / or Lithium chalcogenides, for example Li 2 S and / or Li 2 Se and / or Li 2 0, and / or chalcogenides of main group V, for example P 2 S 5 , P 2 Se 5 , Li 3 P0 4 , in particular in stoichiometric amounts with each other to be married.
  • starting materials such as lithium halides, for example LiCl, LiBr and / or Lil
  • Lithium chalcogenides for example Li 2 S and / or Li 2 Se and / or Li 2 0, and / or chalcogenides of main group V, for example P 2 S 5 , P 2 Se 5 , Li 3 P0 4 , in particular in stoichiometric amounts with each other to be married.
  • starting materials such as lithium hal
  • High energy ball mill for example, with a number of revolutions of 600 rpm done.
  • the grinding can be carried out under a protective gas atmosphere.
  • the at least either one sulfide ion conductor, at least one sulphidic glass by the chemical formula: Lii 0 GeP 2 Si 2, Li 2 S (GeS 2) -P 2 S 5 and / or Li 2 SP 2 S 5 include.
  • the at least one sulfidic ion conductor may comprise a germanium-containing sulfidic glass, for example Lii 0 GeP 2 Si 2 and / or Li 2 S- (GeS 2 ) -P 2 S 5 , in particular Lii 0 GeP 2 Si 2 .
  • Germanium-containing sulfide lithium ion conductors may advantageously have high lithium ion conductivity and chemical stability.
  • the at least one sulfidic ion conductor comprises or is a lithium argyrodite.
  • Lithium argyrodites are advantageously distinguished by particularly low contact contact resistances at the grain boundaries within the material as well as to further components, for example the
  • Cathode active material from.
  • a particularly good ion conduction can be achieved at and within the grain boundary surfaces.
  • lithium argyrodites can also have a low contact resistance between grains even without a sintering process. This advantageously makes it possible to simplify the production of the cathode material and of a cell.
  • the at least one inorganic ionic conductor for example sulfidic ionic conductors, in particular dissociate and provide the ions to be ionized, for example lithium ions, whereby the ionic mobility is increased and increased by the at least one polymer electrolyte this way the ion conductivity can be increased.
  • the at least one polymer electrolyte may comprise at least one polymer or polymer electrolyte which contains at least one repeat unit of the general chemical formula:
  • fluorinated, for example perfluorinated, and / or lithium sulfonate substituted polymer for example a perfluoropolyether and / or a lithium sulfonate substituted, especially fluorinated, for example perfluorinated, polyolefin, for example tetrafluoroethylene polymer, and / or a lithium sulfonate substituted, in particular fluorinated, for example perfluorinated, polyether, for example a lithium ion-containing, for example lithium ions
  • fluorinated for example perfluorinated, polyphenylene, include or be.
  • the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer may for example be a homopolymer and / or a copolymer, for example a block copolymer, optionally a multi-block copolymer, and / or an alternating copolymer and or a random co-polymer, and / or a polymer mixture, for example of one or more homopolymer and / or one or more co-polymers, for example a homopolymer-co-polymer mixture.
  • the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer may for example be a homopolymer and / or a copolymer, for example a block copolymer, optionally a multi-block copolymer, and / or an alternating copolymer and or a random co-polymer, and / or a polymer mixture, for example of one or more homopolymer and / or one or more co-polymers, for example a homopol
  • Polyalkylene oxide and / or a polymer having at least one alkylene oxide group, in particular oligo-alkylene oxide group By means of alkylene oxide units or groups, advantageously, the ion mobility and thus the ionic conductivity can be increased.
  • such polymers are only ionically conductive, in particular lithium ion conductive, and should be used in combination, for example in a mixture, with at least one alkali metal salt, for example, alkali metal Leitsalz, in particular lithium salt, for example, lithium conductive salt can be used.
  • the at least one polymer electrolyte may comprise a polyethylene oxide and / or a polymer having at least one ethylene oxide group, in particular oligo-ethylene oxide group.
  • the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer has at least one repeat unit of the general chemical formula:
  • [A] represents a polymer backbone-forming unit.
  • X stands for a spacer, in particular a, for example covalently, to the polymer back-forming unit - [A] - bonded spacer.
  • the group Q can be attached via the spacer X to the polymer backbone-forming unit - [A] -.
  • the group Q for example the uncharged group Q described below or positively charged groups Q + or negatively charged group Q "
  • the group Q for example, the uncharged group Q described below or positively charged groups Q + or negatively charged group Q "
  • the group Q for example, the uncharged group Q described below or positively charged groups Q + or negatively charged group Q " , in particular directly be attached to the polymer back - [A] -.
  • Such polymers may advantageously a ionic conductivity, for example, lithium ion conductivity, in particular depend, have on the temperature of> 10 "5 S / cm, possibly even> 10" 4 S / cm and advantageously both as a binder, but also as ionic conductors such as lithium ion conductors , serve.
  • Binder properties can advantageously be achieved increased mechanical stability.
  • the polymer or the polymer electrolyte may also be referred to in particular as the cathode electrolyte or catholyte.
  • a sulfur-carbon composite for example a sulfur-polymer composite, in particular a polymer with, in particular covalently, bound sulfur, for example a sulfur-polyacrylonitrile composite, in particular SPAN, as cathode active material, used or used.
  • a sulfur-carbon composite for example a sulfur-polymer composite, in particular a polymer with, in particular covalently, bound sulfur, for example a sulfur-polyacrylonitrile composite, in particular SPAN, as cathode active material, used or used.
  • SPAN sulfur-polyacrylonitrile composite
  • polymer electrolytes can advantageously be kept in the vicinity of the carbon of the composite (poly) sulfides and, for example, in this way go into solution and, in particular, diffuse away
  • Polysulfides of the carbon of the composite which could optionally occur in the case of low molecular weight ether compounds and / or conventional short-chain polyethers, such as pure polyethylene oxide, counteracted and achieved in this way an improved kalendawitz stability and / or improved energy density retention.
  • Q stands for a negatively charged group Q " , for example a negatively charged side group Q " , and a counterion Z + .
  • the negatively charged group Q " can be attached via the spacer X to the polymer backbone-forming unit - [A] -.
  • the negatively charged group Q " for example, for a group based on a Leitsalzanions, in particular lithium Leitsalzanions, for example, for a sulfonylimide group, for example for a
  • Trifluoromethanesulfonylimide group (TFSI “ : F 3 C-S0 2 - (N “ ) -SO 2 -) and / or
  • PFSI Perfluoroethanesulfonylimide group
  • Fluorosulfonylimide group F-S0 2 - (N " ) -S0 2 -), and / or for a group based on an anion of an ionic liquid (English: lonic liquid), for example for a pyrazolide group or for an imidazolide group, and / or a sulfonate group, for example one for a (simple) sulfonate group or for a trifluoromethanesulfonate group (triflate, " S0 3 CF 2 -), and / or for a sulfate group and / or for a carboxylate group and / or for a group based on a phosphoric acid-based anion, in particular for a phosphate group, and / or for a group based on an anion of an imide, in particular for a sulfonylimide group, for example for a trifluoromethanesulfonylimide group
  • PFSI Perfluoroethanesulfonylimide group
  • Fluorosulfonylimide group F-S0 2 - (N " ) -SO 2 -
  • FSI Fluorosulfonylimide group
  • a cation Z + in particular metal cation, for example lithium ion and / or sodium ion, in particular lithium, may be contained.
  • a negatively charged group Q may, in particular alkali metal ions such as lithium ions, coordinated, or are solvated This can -.
  • alkali metal ions such as lithium ions
  • a high transfer speed near 1 result.
  • an increased mobility of alkali ions in particular
  • Lithium ions can be achieved.
  • Dielectric constant can be increased, which has a positive influence on the Polysulfidlösinate - in such a way that the polysulfide solubility is reduced - may have, which is particularly in sulfur-carbon composites, such as sulfur polymer and / or carbon modification composites, especially sulfur - Polymer composites with, for example covalently and / or ionically, in particular covalently, to the polymer of the
  • Composite bound sulfur for example sulfur-polyacrylonitrile composites, in particular SPAN, can have a particularly advantageous effect.
  • polymers which have a negatively charged group Q " and a counterion Z + for example a lithium ion Li + and / or a sodium ion Na + , in particular a lithium ion Li + , already have a sufficient ionic conductivity, in particular lithium ion conductivity, due to the counterion Z +
  • polymers having a negatively charged group Q " and a counterion Z + for example a lithium ion Li + and / or a sodium ion Na + , in particular a lithium ion Li +
  • an alkali metal conducting salt for example lithium Conducting salt, be used or ion-conducting, in particular lithium ion-conducting be.
  • polymers having a negatively charged group Q " and a counterion Z + may nevertheless, for example, reduce the glass transition temperature and / or increase ion mobility and / or ionic conductivity, in particular
  • Lithium ion conductivity in combination, for example in admixture, with at least one alkali metal salt, in particular lithium salt, for example, lithium conductive salt, can be used.
  • the polymer backbone-forming unit - [A] - and / or the spacer X may also optionally be different
  • Q stands for a positively charged group Q + , for example a positively charged side group Q + , and a counterion Z " .
  • the positively charged group Q + can be attached via the spacer X to the polymer backbone-forming unit - [A] -.
  • the positively charged group Q + may stand, for example, for a group based on a cation of an ionic liquid (English: lonic liquid).
  • a counterion can be used as the counterion to the positive charge of Q +
  • Z " may, for example, such as all common counter ions known conductive salts are, for example, for lithium cells used.
  • Z " can be an anion, in particular a lead salt anion, and in particular anions of conducting salts, in particular lithium, can be formed by a positively charged group Q +.
  • Leitsalzanionen, coordinated or solvated and in particular the dissociation of the conducting salt, in particular lithium-Leitsalzes be increased.
  • the transfer number in particular by the covalent attachment of the positively charged group Q + to the polymer back-forming unit - [A] -, and optionally the mobility of
  • Alkali ions, in particular lithium ions, of the conductive salt and thus the
  • the ion conductivity in particular the lithium-ion conductivity can be increased.
  • the dielectric constant can be increased, which can have a positive influence on the polysulfide solubility - in such a way that the polysulfide solubility is reduced - which is particularly in sulfur-carbon composites, for example, sulfur polymer and / or Carbon-modification composites, in particular sulfur-polymer composites with, for example, covalently and / or ionically,
  • the polymer back-forming unit - [A] - and / or the spacer X can also optionally be optimized with regard to other properties.
  • polymers having a positively charged group Q + may be used in combination, for example, in U.S. Pat
  • Conducting salt in particular lithium salt, for example, lithium conductive salt, can be used.
  • Q stands for an uncharged group Q, for example an uncharged, functional side group which is capable of coordinating or adding alkali ions, in particular lithium ions (Li + )
  • the uncharged group Q can be attached via the spacer X to the polymer backbone-forming unit - [A] -.
  • the uncharged group Q for example, for one of a
  • Electrolytic solvent derivable group stand.
  • alkali metal ions for example lithium ions
  • the mobility of the alkali ions, for example lithium ions, in particular by introducing the derivable from an electrolyte solvent group, and thus the ion conductivity, in particular lithium ion conductivity, can be increased.
  • the polymer back-forming unit - [A] - and / or the spacer X can be optionally optimized with regard to other properties.
  • Polymers which carry only uncharged groups Q, and in particular no bonded charges, for example alkali ions, in particular lithium ions, may initially be only ionically conductive, for example lithium ion conductive, and for example by addition of an alkali metal salt, for example alkali metal conducting salt, in particular lithium salt, for example by a mixture with an alkali metal salt, for example alkali metal conducting salt, in particular lithium salt, and in particular solvation of the salt
  • polymers which have an uncharged group Q in combination for example in a mixture, with at least one alkali metal salt,
  • alkali metal Leitsalz in particular lithium salt
  • lithium conductive salt for example, lithium conductive salt
  • Alkalimetallionen for example, lithium ions, promoted by the inorganic ion conductor and / or optionally of a conductive salt or the
  • inorganic ionic conductor and / or optionally be weakened by a conductive salt.
  • a conductive salt advantageously, advantageously, the transfer coefficient and / or the mobility of the ions, for example lithium ions, and thus the
  • Ion conductivity in particular the lithium ion conductivity, influenced and / or increased.
  • Q " very high transfer rates can advantageously be achieved, whereby - especially in the case of high
  • Polymer backbone - [A] - attached can advantageously - compared with mixtures of analogous polymers and analog, but free
  • Example in the case of low molecular weight ether compounds could be prevented, as well as the mechanical stability and, for example, binder function can be improved. Moreover, such polymers can have an extremely low vapor pressure compared to liquid electrolytes, making it possible to safely operate a cell equipped with them at higher operating temperatures.
  • the spacer X - for example, by the nature of the spacer and / or the length of the spacer - and / or the polymer back forming unit - [A] - - for example, by the nature of the polymer back forming unit / s - [A] - and their structure - more
  • the spacer X can advantageously be used to adjust in particular the glass transition temperature and / or the mechanical properties of the polymer or polymer electrolyte.
  • Polymer back forming unit - [A] - may optionally be optimized for other properties, such as mechanical properties.
  • alkali metal-sulfur cells for example lithium-sulfur cells and / or sodium-sulfur cells, in particular lithium-sulfur cells, for example
  • Lithium-SPAN cells simplified or their capacity retention or cycle stability, durability and safety can be increased.
  • the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer is a co-polymer, for example a block co-polymer, for example a multi-block co-polymer, and / or an alternating co-polymer and / or a random co-polymer.
  • the polymer or the polymer electrolyte can, for example, be a
  • the counterion Z + may in particular be an alkali metal ion, for example a lithium ion and / or sodium ion, in particular a lithium ion (Li + ). Due to the negative charge of the group Q " , for example sulfonate, this may advantageously be directly, for example, lithium (Li + ) the counterion to the negative charge of the group Q ", for example, sulfonate, and in particular provide an ionic conductivity. So can advantageously be dispensed with mixing of conductive salt. In particular, Z + can therefore stand for a lithium ion (Li + ).
  • the negatively charged group Q " can be used, for example, for a group based on a lead salt anion, in particular lithium lead salt anion, for example for a sulfonylimide group, for example for a trifluoromethanesulfonylimide group (TFSI “ : F 3 C-S0 2 - (N “ ) -SO 2 -) and / or perfluoroethanesulfonylimide group (PFSI “ : F 5 C 2 -SO 2 - (N " ) -SO 2 -) and / or fluorosulfonylimide group (FSI: F-S0 2 - (N S0 2 -) , and / or for a group based on an ion of an ionic liquid (English: lonic liquid), for example for a pyrazolide group or for an imidazolide group, and / or for a sulfonate group, for example for one for a (s
  • phosphoric acid-based anions in particular for a phosphate group, and / or for a group based on an anion of an imide, in particular for a Sulfonylimidsti, for example for a Trifluormethansulfonylimid- group (TFSI ": F 3 C-S0 2 - (N") -S0 2 -) and / or Perfluorethansulfonylimid- Group (PFSI “ : F 5 C 2 -SO 2 - (N " ) -SO 2 -) and / or fluorosulfonylimide group (FSI: F-S0 2 - (N S0 2 -), and / or for a group the base of an anion of an amide, in particular for a group based on an anion of a secondary amide (-R-NHR), and / or for a group based on an anion of a carboxylic acid amide, in particular for a group
  • Lithium ions coordinated or solvated.
  • the covalent attachment of the negatively charged group Q " to the polymer backbone-forming unit [A] - can result in a high transfer number close to 1.
  • the dielectric constant can advantageously be increased, which has a positive influence on the polysulfide solubility.
  • polysulfide solubility is reduced, which may have, as explained above, in particular with sulfur-carbon composites, for example sulfur-polymer and / or carbon-modification composites, in particular sulfur-polymer composites with, for example, covalently and / or or ionic, in particular covalent, sulfur bound to the polymer of the composite, for example sulfur-polyacrylonitrile composites, in particular SPAN, can have a particularly advantageous effect.
  • the negatively charged group Q is a group based on a lithium Leitsalzanions, in particular lithium Leitsalzanions, and / or for a group based on an anion of an ionic liquid and / or a sulfonate group and / or for a sulfate group and / or for a carboxylate group and / or for a group based on a phosphoric acid-based anion and / or for a group based on an anion of an imide and / or for a group based on an anion of an amide and or for a group based on an anion of a carboxylic acid amide.
  • the negatively charged group Q " is a sulfonylimide group, in particular a Trifluoromethanesulfonylimide group (F 3 C-S0 2 - (N " ) -SO 2 -) and / or
  • Perfluoroethanesulfonylimide group F 5 C 2 -S0 2 - (N " ) -SO 2 -) and / or
  • Fluorosulfonylimide group (F-S0 2 - (N " ) -S0 2 -), in particular
  • Trifluoromethanesulfonylimid group and / or for a sulfonate group, in particular for a (simple) sulfonate group and / or for a
  • Trifluoromethanesulfonate group stands.
  • the negatively charged group Q may be for a trifluoromethanesulfonylimide group or
  • Perfluoroethanesulfonylimide group or fluorosulfonylimide group or a sulfonate group or a trifluoromethanesulfonate group can be used for a
  • Sulfonate group or a sulfonylimide group in particular for a
  • Sulfonate stand.
  • Z + may stand in particular for a lithium ion.
  • a sulfonylimide group or a sulfonate group in particular
  • the negatively charged group Q " can be a benzene group which contains at least one group based on a lead salt anion, in particular lithium lead salt anion, in particular with at least one sulfonylimide group (benzenesulfonylimide group, for example lithium benzenesulfonylimide group), and / or with at least one group based on an anion of an ionic liquid and / or with at least one
  • Sulfonate (benzenesulfonate, for example, lithium benzenesulfonate) and / or having at least one sulfate group and / or at least one carboxylate group and / or at least one group based on a phosphoric acid-based anion, in particular with at least one phosphate group, and / or at least one group is substituted on the basis of an anion of an imide and / or with at least one group based on an anion of an amide and / or with at least one group based on an anion of a carboxylic acid amide.
  • the negatively charged group Q may be a benzene group containing at least one trifluoromethanesulfonylimide group and / or at least a perfluoroethanesulfonylimide group and / or at least one
  • Fluorsulfonylimid group in particular with at least one
  • Trifluoromethanesulfonylimide group substituted. As part of a
  • Embodiment Q stands for a benzenesulfonate group or a
  • Benzenesulfonimide group in particular a benzenesulfonate group.
  • Benzene group advantageously makes it possible to bind a group, for example a sulfonate, in a simple manner to a wide variety of polymer backings.
  • a benzene group offers the possibility in a simple manner of further, the ionic conductivity-increasing substituents, such as multiple groups,
  • sulfonate groups and / or one or more
  • a polymer having a, in particular such functionalized, benzene group can advantageously by polymerization of the double bond of a, in particular such functionalized styrene, for example of 4- (styrenesulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide, or one with the above-mentioned anionic groups, functionalized styrene, in a simple manner be formed.
  • the attachment of the anionic function to a polymer backbone can for example also take place via a functional group in the para position to the anionic group in the aromatic carbon six-membered ring.
  • an aromatic carbon six-membered ring offers the possibility of easily attaching further substituents which increase the ionic conductivity.
  • the negatively charged group Q is a benzenesulfonylimide group, for example a para and / or ortho and / or meia-benzenesulfonylimide group,
  • a para-benzenesulfonylimide group for example, a para-benzenesulfonylimide group, and / or a
  • Benzenesulfonate for example, a benzenesulfonate, for example, a para and / or ortho and / or meia-benzenesulfonate, for example, a para-benzenesulfonate.
  • Benzenesulfonylimide groups and / or benzenesulfonate groups for example a para, ortho and / or meta-benzenesulfonylimide group and / or para, ortho and / or meia-benzenesulfonate group, in particular a para-benzenesulfonylimide group and / or a para-benzenesulfonate group, may in this case explained above be particularly advantageous.
  • Such polymers can be particularly advantageous, in particular as
  • Lithium ion conductive electrolyte such as solid electrolyte
  • Cathode material for example with a sulfur-carbon composite, for example with a composite of one, in particular electrically conductive, polymer and sulfur, in particular with a sulfur-polyacrylonitrile (PAN) - composite, for example SPAN, as a cathode active material, for example in one Lithium-sulfur cell, used or used.
  • a sulfur-carbon composite for example with a composite of one, in particular electrically conductive, polymer and sulfur, in particular with a sulfur-polyacrylonitrile (PAN) - composite, for example SPAN, as a cathode active material, for example in one Lithium-sulfur cell, used or used.
  • PAN sulfur-polyacrylonitrile
  • Q is a sulfonylimide group, for example a benzenesulfonylimide group, thus advantageously increasing by the soft anion a, relatively weak and thus the ion mobility, in particular lithium ion mobility, and ionic conductivity, in particular lithium ion conductivity
  • Coordination of cations, in particular of lithium ions can be achieved.
  • Q is a sulfonate group, for example a benzenesulfonate group.
  • the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer may, for example, be a repeating unit of the general formula: exhibit.
  • the positively charged group Q + stands for a group based on a cation of an ionic liquid (English: lonic liquid), in particular for a pyridinium group or a, in particular quaternary, ammonium group or an imidazolium group or a piperidinium group or a pyrrolidinium group or a, in particular quaternary, phosphonium group or a guanidinium group or a morpholinium group or a uronium group or a
  • an ionic liquid English: lonic liquid
  • Z " for example, for example, all common, counterions of known lithium salts, in particular lithium conductive salts are used.
  • Z " can be an anion, in particular a lithium-conducting salt anion, groups Q + which are based on a cation of an ionic liquid, in particular pyridinium groups,
  • Morpholinium groups, uronium groups and / or thiouronium groups can advantageously increase the dissociation of alkali metal ions, in particular lithium ions, for example of the conductive salt and / or inorganic ionic conductor, and thereby in turn advantageously the transfer coefficient and optionally the mobility of the alkali metal ions, in particular lithium ions, and thus the
  • a pyridinium group may in particular be understood as meaning a group which can be derived from pyridinium, in particular substituted or unsubstituted.
  • An ammonium group may in particular be understood as meaning a group derivable from ammonium, in particular a quaternary ammonium group.
  • An imidazolium group can be understood in particular to be an imidazolium-derivable, in particular substituted or unsubstituted, group. Under a piperidinium group, in particular one of
  • Piperidinium derivable, especially substituted or unsubstituted, group can be understood.
  • a pyrrolidinium group may in particular be understood as meaning a group derivable from pyrrolidinium, in particular substituted or unsubstituted.
  • a phosphonium group may in particular be a group which can be derived from phosphonium, in particular a quaternary group
  • a guanidinium group may, in particular, be understood as meaning a guanidinium-derivable, in particular substituted or unsubstituted, group.
  • a morpholinium group may, in particular, be understood as meaning a group derivable from morpholinium, in particular a substituted or unsubstituted one.
  • Uronium can be understood in particular a derivable from Uronium, in particular substituted or unsubstituted, group.
  • a thiouronium group In particular, a thiouronium derivable, in particular substituted or unsubstituted, group can be understood.
  • the positively charged group Q + may represent a pyridinium group or one, especially quaternary, ammonium group or a
  • the positively charged group Q + may represent a pyridinium group or one, in particular quaternary, ammonium group or a
  • Q + may represent one, in particular quaternary, ammonium group or a
  • the ionic conductivity and the dielectric constant can be increased in a comparatively simple manner.
  • Z " stands for a lithium lead salt anion, thus advantageously increasing the dissociation of a lithium conducting salt and thus also increasing the mobility of the lithium ions of the lithium conducting salt and thus the lithium ion conductivity.
  • Trifluoromethanesulfonate triflate “ , F 3 CSO 3 " ), bisoxalatoborates (BOB “ ,
  • Anions are often used as lithium-Leitsalzanion. Therefore, these anions can be used particularly advantageously for the solvation of lithium conducting salts.
  • Z stands for perchlorate and / or trifluoromethanesulfonate and / or tetrafluoroborate and / or bisoxalatoborate and / or hexafluorophosphate, and / or
  • Z " may be for bis (trifluoromethanesulfonyl) imide and / or
  • Bis (perfluoroethanesulfonyl) imide and / or bis (fluorosulfonyl) imide in particular bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, trifluoromethanesulfonate and / or tetrafluoroborate and / or bisoxalatoborate and / or difluorooxalatoborate ( " DFOB) and / or bromide and / or iodide and / or chloride
  • DFOB difluorooxalatoborate
  • Bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, and / or trifluoromethanesulfonate triflate, S0 3 -CF 3 .
  • soft anions bis (trifluoromethanesulfonyl) imide and / or bis (perfluoroethanesulfonyl) imide and / or bis (fluorosulfonyl) imide and / or
  • Trifluoromethanesulfonate in particular bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (TFSI " ), can advantageously achieve a coordination of cations, in particular lithium ions, which increases the ion mobility, in particular lithium ion mobility, and ionic conductivity, in particular lithium ion conductivity, and for example the solubility of conducting salts in the Polymer or polymer electrolyte and optionally the thermal stability can be improved.
  • Such polymers or polymer electrolytes can be particularly advantageous, in particular as lithium ion-conducting electrolyte, for example solid electrolyte, in a cathode material, for example with a sulfur-carbon grain posit, for example with a composite of a,
  • PAN sulfur-polyacrylonitrile
  • Cathode active material for example, in a lithium-sulfur cell, used or used.
  • the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer may, for example, be one
  • an uncharged group Q can advantageously of Leitsalzen, for example alkali salts, in particular lithium Leitsalzen, the alkali ions, in particular lithium ions, coordinated or solvated and in this way the mobility of the alkali ions, for example lithium ions, and thus the ion conductivity, in particular lithium ion conductivity, of the polymer or Polymer electrolytes are increased.
  • This can be favored, for example, by choosing the spacer X.
  • the uncharged group Q is a group derivable, in particular, from an electrolyte solvent, for example a cyclic carbonate group or a
  • cyclic, lactone group or a cyclic carbamate group or an acyclic carbonate group or an acyclic carboxylic acid ester group or an acyclic carbamate group or an alkylene oxide group in particular cyclic, lactone group or a cyclic carbamate group or an acyclic carbonate group or an acyclic carboxylic acid ester group or an acyclic carbamate group or an alkylene oxide group
  • a cyclic carbonate group or lactone group or cyclic carbamate group or acyclic carbonate group or acyclic carboxylic acid ester group or acyclic carbamate group or alkylene oxide group, for example oligo-alkylene oxide, may be advantageous, since this advantageously the mobility of alkali ions, for example lithium ions, and thus the ion conductivity, in particular lithium ion conductivity of the polymer or polymer electrolyte can be increased.
  • Q is an alkylene oxide group, in particular an oligo-alkylene oxide group.
  • Lithium ion conductivity can be increased.
  • the uncharged group Q is a cyclic carbonate group or a
  • Lactone group or a cyclic carbamate group or an acyclic carbonate group or an acyclic carboxylic acid ester group or an acyclic carbamate group Due to the high polarity of these groups, these groups can advantageously the lonendissoziation and the
  • Dielectric constant of the polymer or polymer electrolyte increase and thus advantageously reduce the polysulfide solubility, which may be particularly advantageous especially in sulfur-polyacrylonitrile composites such as SPAN.
  • the uncharged group Q is a, in particular cyclic or acyclic
  • Carbonkladesteroli for example, lactone group, or one, in particular cyclic or acyclic, carboxylic acid ester group. Due to the high polarity of these groups, these groups can advantageously the
  • Dielectric constant of the polymer or polymer electrolyte increase and thus advantageously reduce the polysulfide solubility, which may be particularly advantageous especially in sulfur-polyacrylonitrile composites such as SPAN.
  • the, in particular uncharged, group Q is a cyclic carbonate group or a lactone group or a carbamate group, especially a cyclic carbamate group or an acyclic carbamate group.
  • Q may represent a cyclic carbonate group or a, in particular cyclic, lactone group or a cyclic carbamate group.
  • Carbonate groups, lactone groups and / or cyclic carbamate group may be particularly advantageous for increasing the ionic conductivity of the polymer as a whole.
  • Q is a cyclic carbonate group, for example, which forms a five-membered ring or a six-membered ring or a seven-membered ring, in particular a five-membered ring.
  • Q stands for a lactone group, for example, which forms a five-membered ring or a six-membered ring or a seven-membered ring, in particular a five-membered ring.
  • Q is a cyclic carbamate group, for example, which forms a five-membered ring or a six-membered ring or a seven-membered ring, in particular a five-membered ring.
  • Q is an acyclic carbonate group.
  • Q is an acyclic
  • Q is an acyclic carbamate group.
  • Q is hydrogen or an alkyl group, in particular a methyl group or an ethyl group.
  • Such polymers or polymer electrolytes can be particularly advantageous, in particular as lithium ion-conducting electrolyte, for example solid electrolyte, in a cathode material, for example with a sulfur-carbon grain posit, for example with a composite of a,
  • PAN sulfur-polyacrylonitrile
  • Cathode active material for example, in a lithium-sulfur cell, used or used.
  • the cathode material or the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer further comprises at least one conducting salt, in particular lithium conducting salt.
  • the ion conductivity, in particular lithium ion conductivity can be further increased.
  • a small admixture of a conducting salt, in particular lithium conducting salt may be advantageous in order to reduce the glass transition point of the polymer and thus increase the overall mobility of the lithium ions in the system, but at the expense of reducing the transfer number can.
  • a conducting salt in particular lithium conducting salt, can be used, whose anion interacts well with the group Q.
  • lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide LiTFSI
  • LiTFSI lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • the at least one conductive salt for example, a lithium electrolyte or a
  • lithium-conductive salt in particular a lithium conducting salt.
  • the at least one lithium conducting salt can be lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and / or lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) and / or lithium bisoxalatoborate (LiBOB) and / or trifluoromethanesulfonate (LiTriflate) and / or lithium perchlorate
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • LiTFSI lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • LiBOB lithium bisoxalatoborate
  • LiTriflate trifluoromethanesulfonate
  • LiClO 4 LiClO 4
  • LiDFOB Lithiumdifluorooxalatoborat
  • Lithium tetrafluoroborate (L1 B F4) and / or lithium bromide (LiBr) and / or
  • Lithium iodide (Lil) and / or lithium chloride (LiCI) include or be.
  • the anion Z " and the anion of the at least one lithium conducting salt may be different or identical.
  • the anion of the at least one conducting salt, in particular lithium conducting salt, and Z " or Q " are from the same anion class, for example the sulfonylimides, for example trifluoromethanesulfonylimide and / or
  • Pentafluorethansulfonylimid and / or fluorosulfonyl imide in particular
  • Ttrifluoromethanesulfonylimide selected.
  • the at least one polymer electrolyte comprises at least one, in particular ion-conductive or
  • ion-conducting for example, lithium-ion-conductive or lithium-ion-conducting polymer, having at least one repeat unit of the general chemical formula: where Q is a negatively charged group Q " and a counterion Z + , in particular lithium ion, and / or
  • the spacer X at least one, optionally further, negatively charged group Q " , in particular based on Leitsalzanions, in particular lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid or a sulfonate group, for example at least one sulfonylimide group and / or at least one sulfonate group and a counterion Z + , for example alkali metal ion, in particular lithium ion.
  • the at least one polymer electrolyte comprises at least one, in particular ion-conducting or ion-conducting, for example lithium-ion-conducting or lithium-ion-conducting, polymer comprising at least one
  • the conductive salt and / or inorganic ion conductor for example, the conductive salt and / or inorganic ion conductor, and thus the ionic conductivity can be increased.
  • such polymers are only ion-conductive, in particular lithium-ion conductive, and should be used in combination, for example in a mixture, with at least one conducting salt, in particular lithium conducting salt.
  • the at least one polymer electrolyte comprises at least one, in particular ion-conducting or ion-conducting, for example, lithium-ion-conductive or lithium-ion-conducting polymer, wherein the at least one polymer
  • Polyalkylene oxide for example polyethylene oxide, and / or a polymer having at least one alkylene oxide group, for example ethylene oxide group, in particular oligo-alkylene oxide group, for example oligo-ethylene oxide group, and / or at least one repeat unit of the general chemical formula:
  • Q is an uncharged group Q, in particular for a
  • Alkylene oxide group in particular an oligo-alkylene oxide group, for example an ethylene oxide group, for example an oligo-ethylene oxide group, is, and / or
  • the spacer X comprises at least one alkylene oxide group, in particular an oligo-alkylene oxide group, for example an ethylene oxide group, for example an oligo-ethylene oxide group, and / or
  • polymer back forming unit - [A] - an alkylene oxide unit, for example, an oligo-alkylene oxide unit, in particular an ethylene oxide unit, for example, an oligo-ethylene oxide unit. It can do that
  • Cathode material in particular at least one conductive salt, in particular lithium conductive salt include.
  • conductive salt in particular lithium conductive salt include.
  • the ion mobility and thus the ionic conductivity can advantageously be increased.
  • such polymers are only ion-conductive, in particular lithium-ion conductive, and should be used in combination, for example in a mixture, with at least one conducting salt, in particular lithium conducting salt.
  • Q is a negatively charged one
  • Carbamate groups especially alkylene oxide groups, such as oligo-alkylene oxide groups and / or polyethers, exposed, as by the negative
  • the spacer X comprises at least one, in particular substituted or unsubstituted, saturated or
  • Benzylene group for example oligo-benzylene group, in particular with> 1 or> 2 to ⁇ 10 repeating units, and / or at least one
  • Carbonyl group in particular ketone group, for example alkylcarbonyl group, and / or at least one cyclic carbonate group and / or at least one lactone group and / or at least one cyclic carbamate group and / or at least one acyclic carbonate group and / or at least one acyclic carboxylic acid ester group and / or at least one acyclic
  • Carbamate group and / or at least one ether oxygen and / or at least one positively charged group for example at least one, in particular quaternary ammonium ion group and / or at least one
  • Trifluoromethanesulfonylimide group for example at least one
  • Lithium sulfonate group and / or lithium Trifluormethansulfonylimid group in particular Lithiumbenzolsulfonatrios and / or lithium Trifluormethansulfonylimid-benzene group.
  • the spacer X may also have a combination of these groups. By such a spacer X can advantageously the ionic conductivity of the polymer or
  • Polymer polymers can be increased overall, for example, which can be optimized by the polymer back in terms of other properties.
  • Carboxylic acid ester group and / or acyclic carbamate group and / or positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid for example one, in particular quaternary ammonium ion group and / or a pyridinium group and / or an imidazolium group and / or a piperidinium group and / or a pyrrolidinium group and / or a, in particular quaternary, phosphonium group and / or a guanidinium group and / or a morpholinium group and / or a uronium group and / or a thiouronium group, and / or a negatively charged group, for example a sulfonylimide group and / or or sulfonate group, in the spacer
  • the spacer X comprises at least one, in particular substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, linear or branched, alkylene oxide, in particular oligo- alkylene oxide.
  • the spacer X may be, for example, at least one, for example substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, linear or branched, ethylene oxide group and / or propylene oxide group, in particular oligo-ethylene oxide group and / or oligo-propylene oxide group,
  • the spacer X may contain at least one,
  • substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, linear or branched, ethylene oxide group, in particular oligo-ethylene oxide group include.
  • the ion mobility can be increased.
  • the at least one alkylene oxide group of the spacer X may in particular be partially or completely halogenated, in particular fluorinated, for example perfluorinated.
  • halogenation in particular fluorination, such as perfluorination
  • the solubility of polysulfides by the polymer or the polymer electrolyte, in particular by alkylene oxide can be reduced, which when used in combination with a sulfur-carbon composite, such as sulfur polymer and / or -Carbon modification composite, in particular sulfur-polymer composite with, for example, covalently and / or ionically, in particular covalently bound to the polymer of the composite Sulfur, for example, a sulfur-polyacrylonitrile composite, for example, a SPAN composite, as the cathode material may be particularly advantageous.
  • the spacer X comprises at least one carbonyl group, in particular at least one cyclic carbonate group and / or at least one lactone group and / or at least one cyclic carbamate group and / or at least one acyclic carbonate group and / or at least one acyclic Carboxylic ester group and / or at least one acyclic carbamate group.
  • the spacer X may comprise at least one acyclic carbonate group.
  • the ion mobility can be increased. This can be particularly advantageous in the case of a positively charged group Q + and / or in the case of a negatively charged group Q " , in particular to mobilize dissociated ions and thus increase the ionic conductivity.
  • the spacer X comprises at least one, optionally further, positively charged group Q.sup. + ,
  • the spacer X comprises at least one, optionally further, positively charged group Q.sup. + ,
  • the spacer X comprises at least one, optionally further, positively charged group Q.sup. + ,
  • a cation of an ionic liquid for example at least one
  • the spacer X may, for example, at least one ammonium group and / or at least one pyridinium group and / or at least one
  • Imidazolium group for example at least one ammonium group and / or at least one pyridinium group, and a counterion Z " , for example
  • Leitsalzanion in particular lithium Leitsalzanion include.
  • the at least one, optionally further, positively charged group Q + of the spacer can in particular be designed as described above, in particular in the context of the positively charged groups Q + connected via the spacer X.
  • the ion dissociation can be increased. This can be the case a positively charged group Q + " and / or in the case of an uncharged group Q be particularly advantageous, in particular to further increase the ionic conductivity and further reduce the Polysulfidlösige.
  • the spacer X comprises at least one, optionally further, negatively charged group Q " and a counterion Z + , for example an alkali ion, for example lithium ion and / or sodium ion, in particular a lithium ion , optionally further, negatively charged group Q "of the spacer can be configured in particular as described above, in particular in the context of the negatively charged groups Q " attached via the spacer X.
  • a counterion Z + for example an alkali ion, for example lithium ion and / or sodium ion, in particular a lithium ion
  • negatively charged group Q "of the spacer can be configured in particular as described above, in particular in the context of the negatively charged groups Q " attached via the spacer X.
  • negatively charged group Q "of the spacer X may be a group based on a lead salt anion, in particular a lithium lead salt anion, and / or an anion of an ionic liquid and / or a sulfonate group
  • Sulfonylimide group for example at least one trifluoromethanesulfonylimide group and / or perfluoroethanesulfonylimide group and / or fluorosulfonylimide group, in particular at least one trifluoromethanesulfonylimide group, and / or at least one sulfonate group.
  • the ion dissociation can be increased. This may be particularly advantageous in the case of a negatively charged group Q "" and / or in the case of an uncharged group Q, in particular in order to further increase the ion conductivity and the
  • the at least one alkylene group of the spacer X may be, for example, a chain length of> 1 to ⁇ 16 carbon atoms, in particular of> 1 to ⁇ 13 carbon atoms, for example of> 1 to ⁇ 4 carbon atoms or of> 4 to ⁇ 8 carbon atoms and / or of 9 to ⁇ 13 carbon atoms.
  • the alkylene group of the spacer X may be a saturated alkylene group, for example the general chemical formula: - (CH 2 ) a i- with 1 ⁇ a1 ⁇ 15, for example 1 ⁇ a1 ⁇ 12, for example 1 ⁇ a1 ⁇ 3 ,
  • the at least one alkylene oxide group of the spacer X may be, for example, an ethylene oxide group and / or a propylene oxide group.
  • the at least one alkylene oxide group may be an oligo-alkylene oxide group, for example an oligo-ethylene oxide group and / or oligo-propylene oxide group.
  • the alkylene oxide group or oligo-alkylene oxide group can have> 1 or> 2 to ⁇ 10 repeat units, for example> 1 or> 2 to ⁇ 4 repeat units.
  • the at least one alkylene oxide unit may have the general chemical formula: - [CH 2 -CH 2 -O-] b with 1 ⁇ b ⁇ 10, for example 1 ⁇ or 2 ⁇ b ⁇ 4.
  • the attachment of the at least one alkylene oxide group of the spacer X to the polymer backbone - [A] - and the group Q for example the pyridinium group, ammonium group, imidazolium group, piperidinium group,
  • Morpholinium group uronium group, thiouronium group, cyclic
  • Carbonate group acyclic carboxylic ester group, acyclic
  • Carbamate group, sulfonylimide or sulfonate group in each case via one, in particular saturated and / or unsaturated, linear or branched, alkylene group, for example methylene groups, and / or
  • the spacer X may be, for example, an alkyl-alkylene-alkyl group, for example an alkyl-oligo-alkylene-alkyl group, for example the general chemical formula: - (CH 2 ) a i- [CH 2 -CH 2 -O -] b i- (CH 2 ) ai- with 1 ⁇ a1 ⁇ 12, in particular 1 ⁇ a1 ⁇ 3, 1 ⁇ b1 ⁇ 10,
  • alkoxy-alkylene-alkyl group for example alkoxy-oligo-alkylene oxide-alkyl group, for example the general chemical formula: - (CH2) a2-0- [CH2-CH2-0-] b 2- (CH2) a2- with 1 ⁇ a2 ⁇ 12, in particular 1 ⁇ a2 ⁇ 3, 1 ⁇ b2 ⁇ 10, in particular 1 ⁇ or 2 ⁇ b2 ⁇ 4, and 1 ⁇ a2 ' ⁇ 12, in particular 1 ⁇ a2' ⁇ 3.
  • Phenylene group and / or the at least one benzylene group of the spacer X may in particular with one or more alkyl side chain / n and / or a or more alkylene oxide side chain (s), for example, oligo-alkylene oxide side chain (s), for example oligo-ethylene oxide side chain (s) and / or oligo-propylene oxide side chain (s), and / or one or more cyclic carbonate group (s) and / or lactone group (s) / or cyclic
  • the ionic conductivity may advantageously - in particular in connection with the corresponding groups Q, Q + and Q "explained - be increased further example, the spacer X one or more phenylene oxide / n and / or phenylene group / n and / or benzylene / n.
  • phenylene oxide groups and / or phenylene groups and / or benzylene groups of the spacer X may be (in each case) one, in particular saturated and / or unsaturated, linear or branched, for example partially or completely halogenated or non-halogenated, for example partially fluorinated or perfluorinated or unfluorinated, Alkylene group and / or alkylene oxide group, for example, oligo-alkylene oxide group, for example, oligo- ethylene oxide group and / or oligo-propylene oxide, be inserted.
  • Carbonate group acyclic carboxylic ester group, acyclic
  • the spacer X may contain one or more cyclic carbonate group (s) analogous to Q and / or lactone group (s) and / or cyclic carbamate group (s) and / or acyclic carbonate group (s) and / or acyclic carboxylic ester group (s) and / or acyclic carbamate group / n and / or - for example, Q + analogous - Ammoniumionrios / n and / or pyridinium group / n and / or lmidazoliumrios / n and / or
  • Carboxylic acid ester group acyclic carbamate group, ammonium ion group, pyridinium group, imidazolium group, piperidinium group, pyrrolidinium group,
  • Phosphonium group guanidinium, morpholinium, uronium, thiouronium, sulfonyl or sulfonate, for example benzenesulfonylimide and / or benzenesulfonate, the spacer X to the polymer back - [A] - and / or to another cyclic carbonate group, lactone group, cyclic carbamate, acyclic
  • Carbonate group acyclic carboxylic ester group, acyclic
  • Carboxylic acid ester group acyclic carbamate group, ammonium ion group, pyridinium group, imidazolium group, piperidinium group, pyrrolidinium group, phosphonium group, guanidinium group, morpholinium group, uronium group, Thiouronium group, sulfonylimide group or sulfonate group, for example benzenesulfonylimide group and / or benzenesulfonate group, of the spacer X and / or to the, for example terminal, group Q, for example the cyclic carbonate group, lactone group, cyclic carbamate group, acyclic carbonate group, acyclic carboxylic acid ester group, acyclic
  • Guanidinium dormitory dormitory dormitory dormitory dormitory occasion can in particular (in each case) via one, in particular saturated and / or unsaturated, linear or branched, for example partially or fully halogenated or unhalogenated, for example partially fluorinated or perfluorinated or unfluorinated, alkylene group and or alkylene oxide group, for example oligoalkylene oxide group, for example oligo-ethylene oxide group and / or oligo-propylene oxide group.
  • the spacer X may be an, especially saturated and / or unsaturated, linear or branched, alkylene spacer.
  • the number of carbon atoms in the spacer can be in particular> 1 to ⁇ 12, for example from> 1 to ⁇ 4.
  • the alkylene spacer can be based on the general chemical formula: - (CH 2 ) a i- with 1 ⁇ a1 ⁇ 12, in particular 1 ⁇ a1 ⁇ 3.
  • the spacer X may be, for example, an alkylene oxide spacer, for example oligoalkylene oxide spacer, for example an oligo-ethylene oxide spacer or oligo-propylene oxide spacer.
  • Oligo Alkylenoxidspacer the number of repeating units, for example,> 2 to ⁇ 10
  • Repeating units in particular> 2 to ⁇ 4, amount.
  • the attachment of the alkylene oxide unit for example oligoalkylene oxide unit, for example the oligo-ethylene oxide unit or oligo-propylene oxide unit, to the polymer backbone - [A] - or the group Q, for example the cyclic
  • Carbonate group acyclic carboxylic ester group, acyclic
  • Alkylene group for example methylene groups
  • the spacer X may be, for example, a spacer based on, in particular substituted or unsubstituted, phenylene oxide and / or phenylene and / or benzylene.
  • the spacer can be several
  • Phenylene oxide units and / or phenylene units and / or benzylene units can (in each case) one, especially saturated and / or unsaturated, linear or branched, for example partially or completely halogenated or non-halogenated, for example partially fluorinated or perfluorinated or unfluorinated, alkylene group and / or alkylene oxide group, for example oligo-alkylene oxide group, for example, oligo- ethylene oxide group and / or oligo-propylene oxide group inserted.
  • Substitution can be carried out in particular with one or more alkyl side chain (s) and / or one or more alkylene oxide side chain (s), for example oligo-alkylene oxide side chain (s), for example oligo-ethylene oxide side chain (s) and / or oligo-propylene oxide side chain (s), and / or or one or more cyclic carbonate group (s) and / or lactone group (s) and / or cyclic
  • the spacer X may be, for example, a carbonyl spacer, for example an alkylene / alkylene oxide-carbonyl-alkylene / alkylene oxide spacer.
  • the spacer X can be, for example, an ether oxygen (-O-).
  • the spacer X is an alkylene and / or alkylene oxide spacer, for example an alkylene and / or oligalkylene oxide spacer, for example an ethenyl oxide and / or oligo-ethylene oxide spacer.
  • - [A] - represents a polymer back forming unit which (at least) an alkylene oxide unit, in particular ethylene oxide unit (PEO) and / or propylene oxide unit, for example Oligo- alkylene oxide unit, for example oligo Ethylene oxide unit and / or oligo-
  • PEO ethylene oxide unit
  • propylene oxide unit for example Oligo- alkylene oxide unit, for example oligo Ethylene oxide unit and / or oligo-
  • Unit includes.
  • [A] - may represent a polymer backbone-forming unit which comprises a polyether, in particular polyethylene oxide (PEO) and / or polypropylene oxide, and / or polymerized, in particular organic,
  • PEO polyethylene oxide
  • polypropylene oxide a polymer backbone-forming unit which comprises a polyether, in particular polyethylene oxide (PEO) and / or polypropylene oxide, and / or polymerized, in particular organic
  • Carbonate group (s) comprising repeating units, for example a polycarbonate and / or a polymer of polymer backbone
  • Structural units with side groups containing carbonate groups and / or a polysiloxane and / or a polyphosphazene and / or a
  • Polyphenylene for example, a para-polyphenylene, and / or a
  • - [A] - may represent a polymer backbone forming unit which is supported on a polyether, especially polyethylene oxide (PEO) and / or Polypropylene oxide, and / or a polymerized, in particular organic, carbonate group / n, comprising repeating units and / or a polysiloxane and / or a polyphosphazene and / or a
  • the polymer backbone-forming unit comprises - [A] - (at least) a siloxane.
  • the polymer backbone-forming unit comprises - [A] -
  • the polymer back-forming unit comprises - [A] - (at least) a methyl methacrylate unit and / or a methacrylate unit.
  • the polymer back-forming unit comprises - [A] - (at least) a phenylene unit.
  • the polymer backbone-forming unit may comprise - [A] - (at least) a para-phenylene moiety.
  • an additional electrical conductivity can be achieved.
  • phenylene units or polyphenylenes can be easily substituted one or more times, for example sulfonated.
  • the polymer backbone forming unit - [A] - (at least) a phenylene oxide Include unit. Via the oxygen may advantageously simple manner - optionally via a spacer X -.
  • Be connected groups Q, Q +, and / or Q "For example, the polymer backbone forming unit - [A] - an at least singly sulfonated, for example, multiple sulfonated phenylene
  • the polymer or polyelectrolyte may contain a sulfonate group, in particular
  • Lithium sulfonate groups substituted polyphenylene, for example para-polyphenylene, for example, which comprises at least one phenylene repeating unit which is at least one sulfonate group, in particular lithium sulfonate, for example, with a plurality
  • Sulfonate groups in particular lithium sulfonate groups, is or include. This has proven to be advantageous, since so the number of anionic units and thus lithium ion charge carriers per
  • Phenylene unit can be increased.
  • the polymer back-forming unit - [A] - for example in the form of a polyphenylene, one or more other phenylene units, such as an unsubstituted phenylene unit and / or one or more times with one group Q, for example Q +
  • the polymer backbone-forming unit comprises - [A] - (at least) a benzylene unit.
  • the polymer back-forming unit comprises - [A] - (at least) one alkylene unit.
  • the polymer back-forming unit comprises - [A] - (at least) an alkylene oxide unit, in particular ethylene oxide unit (PEO) and / or propylene oxide unit, for example, oligo-alkylene oxide unit , for example, oligo-ethylene oxide unit and / or oligo-propylene oxide unit, in particular oligo-ethylene oxide unit.
  • PEO ethylene oxide unit
  • propylene oxide unit for example, oligo-alkylene oxide unit , for example, oligo-ethylene oxide unit and / or oligo-propylene oxide unit, in particular oligo-ethylene oxide unit.
  • the polymer backbone-forming unit comprises - [A] -
  • Carbonate group comprehensive entity.
  • the polarity of the polymer back can be increased and thus the polysulfide solubility positively influenced, in particular reduced, can be.
  • Polymerized, in particular organic, carbonate groups comprising repeating units may for example be a polycarbonate, that is a polyester thereof
  • Polymer back for example by means of condensation reaction linked, in particular esterified, carbonate groups form.
  • polymerized, in particular organic
  • Repeat units comprising carbonate groups also form a polymer of polymer backbone-forming structural units having, in particular, organic side groups containing carbonate groups.
  • the ionic conductivity of the polymer as a whole can be increased.
  • the formed polymer backing can itself comprise carbonate groups, for example a
  • polymer backbone forming unit - [A] - may comprise a unit having a polymer backbone structural unit and having a pendant group containing a carbonate group.
  • the side group containing the carbonate group can be attached to, for example, an atom of
  • Polymer back forming structural unit be tethered.
  • the side group containing the carbonate group can also be attached cyclically, for example in the form of a five-membered or six-membered or seven-membered ring, in particular five-membered, to the polymer backbone structural unit, in particular to two structural units of the polymer backbone.
  • a carbonate group can form a side group attached cyclically to the polymer backbone structural unit.
  • the polymer backbone-forming unit - [A] - may comprise a unit having a polymer backbone structural unit and a carbonate group, the carbonate group having a polymer backbone Structural unit forms cyclically attached side group.
  • the carbonate group may be attached to two atoms of the polymer backbone structural unit via two oxygen atoms and, for example (together with atoms of the polymer back-forming structural unit), form a five-membered or six-membered or seven-membered ring, in particular a five-membered ring.
  • the polymer backbone-forming unit - [A] - may be both monofunctionalized and polyfunctionalized, for example bifunctionalized, trifunctionalized or tetrafunctionalized, with the group Q attached via the spacer X.
  • a polyfunctionalized polymer backbone-forming unit - [A] - in particular a polymer backbone-forming unit - [A] - can be understood, which is functionalized with at least two groups Q, for example Q + and / or Q " and / or Q, in particular wherein in each case a group Q, for example Q + or Q " or Q, - optionally via a spacer X, in particular X x , - to the polymer back forming unit - [A] - is attached.
  • Polymer back forming unit - [A] - can xq thereby (in each case) for one
  • xq can be used for XQ, that is to say the or (in each case) a spacer X, in particular X x , and respectively or (each) a group Q,
  • the polymer backbone forming unit - [A] - or the repeating unit ([A] -X-Q) may be an alkylene oxide unit, for example
  • the polymer backbone forming unit - [A] - or the repeating unit ([A] -XQ) may comprise a repeating unit having a polymer backbone structural unit and having a carbonate group cyclically linked to the polymer backbone structural unit of general chemical formula: O
  • the polymer backbone-forming unit - [A] - or the repeating unit ([A] -XQ) may be a siloxane unit of the general chemical formula: include, in particular wherein R is an alkyl group, for example a methyl, ethyl and / or propyl group, for example a methyl group.
  • R is an alkyl group, for example a methyl, ethyl and / or propyl group, for example a methyl group.
  • the polymer backbone-forming unit - [A] - or the repeating unit ([A] -XQ) can be a siloxane unit of the general chemical formula: include or be.
  • the polymer backbone-forming unit - [A] - or the repeating unit ([A] -X-Q) may be a phosphazene unit of any chemical formula:
  • R ' is hydrogen or (preferably) an alkyl group, for example a methyl, ethyl and / or propyl group, for example a methyl group.
  • the polymer backbone-forming unit - [A] - or the repeating unit ([A] -XQ) may be a methylmethacrylate unit of the general chemical formula:
  • the polymer backbone-forming unit - [A] - or the repeating unit ([A] -X-Q) may be a methacrylate unit of the general chemical formula:
  • the polymer backbone-forming unit - [A] - or the repeating unit ([A] -XQ) can be a phenylene unit of the general chemical formula:
  • polymer backbone-forming unit - [A] - or the repeating unit ([A] -X-Q) may be an ethylene unit of the general chemical formula:
  • the polymer backbone forming unit may comprise - [A] -, (at least) one unit having a polymer backbone structural unit and having one pendant group containing a carbonate group. So can
  • the side group containing the carbonate group may, for example, be attached to an atom of the polymer backbone structural unit.
  • the polymer backbone-forming unit may be - [A] -, (at least) one unit with a polymer backbone structural unit and a carbonate group which forms a side group cyclically bonded to the polymer backbone structural unit.
  • Carbonate group be connected via two oxygen atoms to two atoms of the polymer back forming structural unit and, for example (together with the polymer back-forming structural unit) form a five-membered or six-membered or seven-membered ring, in particular a five-membered ring.
  • the polymer back-forming unit comprises - [A] - (at least) one siloxane unit and / or one
  • the polymer backbone-forming unit may comprise - [A] - (at least) a siloxane unit and / or a phosphazene unit and / or a methyl methacrylate unit and / or a methacrylate unit.
  • the polymer back-forming unit comprises - [A] - (at least) a methyl methacrylate unit and / or a
  • Methacrylate unit and / or a siloxane unit By phosphazenes and / or siloxanes can advantageously be achieved a low glass transition temperature of the polymer and thus a high ionic conductivity.
  • Methyl methacrylates and / or methacrylate can advantageously a
  • phenylene units can advantageously be achieved in addition to an electrical conductivity.
  • phenylene units or polyphenylenes can be easily substituted one or more times, for example sulfonated.
  • the polymer backbone-forming unit comprises - [A] - (at least) a polyfunctionalized, for example
  • polyfunctionalized for example tetrafunctionalized, phosphazene unit and / or polyfunctionalized, for example bifunctionalized
  • the polymer backbone-forming unit comprises - [A] - (at least) a polyfunctionalized, for example
  • the polymer back-forming unit comprises - [A] - (at least) a polyfunctionalized, for example bifunctionalized, siloxane unit.
  • the polymer can advantageously be easily equipped with a plurality of groups Q.
  • the polymer back-forming unit is - [A] - - or the later-explained polymer back forming
  • Cathode active material such as a sulfur-carbon composite, for example, a sulfur-polymer composite, in particular a sulfur-polyacrylonitrile composite, such as SPAN, and thus a loss of active material can be reduced or avoided and in this way the performance, cycle life and durability of a equipped lithium-sulfur cell or an energy system equipped therewith, For example, a lithium-sulfur battery can be improved.
  • a sulfur-carbon composite for example, a sulfur-polymer composite, in particular a sulfur-polyacrylonitrile composite, such as SPAN
  • SPAN sulfur-polyacrylonitrile composite
  • Fluorination can also have a positive influence on the transfer number and in particular can increase the transfer number.
  • ethylene oxide units and / or propylene oxide units in particular ethylene oxide units, for example, oligo-alkylene oxide units, for example, oligo- ethylene oxide units and / or oligo-propylene oxide units, in particular oligo- ethylene oxide units, be.
  • ethylene oxide units and / or propylene oxide units in particular ethylene oxide units, for example, oligo-alkylene oxide units, for example, oligo- ethylene oxide units and / or oligo-propylene oxide units, in particular oligo- ethylene oxide units, be.
  • Polymer electrolytes in particular which is not or only partially based on unfluorinated polyethylene oxide, for example which is not based on unfluorinated polyethylene oxide or which is based on fluorinated, in particular perfluorinated, polyethylene oxide, can advantageously be used in comparison to the use of unfluorinated, ether-based
  • Liquid electrolytes such as dimethoxyethane (DM E) or dioxolane (DOL) and Mixtures thereof, - Reduced cathode-side polysulfide solubility can be achieved.
  • DM E dimethoxyethane
  • DOL dioxolane
  • the group Q in particular uncharged, represents a group, in particular a cyclic carbonate group, of the general chemical formula:
  • the group Q in particular uncharged, represents a group, in particular a lactone group, of the general chemical formula:
  • the group Q in particular uncharged, represents a group, in particular a cyclic carbamate group, of the general chemical formula:
  • group Q stands for a group, in particular an ethylene oxide group, of the general chemical formula:
  • ni V or n ! X stands for the number of ethylene oxide units and is in particular 1 ⁇ n ! V -5 15, for example 2 ⁇ n w ⁇ 6, or 1 ⁇ nix ⁇ 15, for example 2 ⁇ n ! X ⁇ 6.
  • the group Q in particular uncharged, represents a group, in particular an acyclic carbonate group, of the general chemical formula:
  • the, in particular uncharged, group Q is a group, in particular an acyclic
  • the group Q in particular uncharged, represents a group, in particular an acyclic carbamate group, of the general chemical formula:
  • the group Q + in particular positively charged, is a group, in particular a pyridinium group, having all the following chemical formula:
  • the group Q + in particular positively charged, stands for a group, in particular a quaternary one
  • the group Q + in particular positively charged, is a group, in particular an imidazolium group, having all a chemical formula:
  • the group Q + in particular positively charged, is a group, in particular a piperidinium group, of the general chemical formula:
  • the group Q + in particular positively charged, is a group, in particular a pyrrolidinium group, having all the following chemical formula:
  • the group Q + in particular positively charged, stands for a group, in particular a quaternary one
  • Phosphonium group the general chemical formula:
  • Benzenesulfonylimide group for example a para-trifluoromethanesulfonylimide
  • group Q stands for a group, in particular a para-benzenesulfonate group, of the general chemical formula:
  • R.sup.210, R.sup.21, R.sup.12, Z.sup.21 and / or R.sup.24 independently of one another represent hydrogen and / or one, in particular substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, linear or branched,
  • Alkyl group in particular with a chain length of> 1 to ⁇ 16
  • Alkylene oxide for example, ethylene oxide or propylene oxide, in particular oligo-alkylene, for example, oligo-ethylene oxide or oligo-propylene oxide group, in particular with> 1 or> 2 to ⁇ 10
  • Repeating units and / or an especially substituted or unsubstituted benzyl group and / or a carbonyl group, in particular a ketone group, for example an alkylcarbonyl group, and / or a
  • Phosphonium group and / or a negatively charged group, for example based on a Leitsalzanions, in particular a lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example a
  • Sulfonylimide group and / or a sulfonate group, for example a
  • Lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group Lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group.
  • R20, R21 and / or R22 or R60, R61 and / or R62 can each independently of one another, in particular substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, linear or branched,
  • Alkyl group in particular with a chain length of> 1 to ⁇ 16
  • Alkylene oxide for example, ethylene oxide or propylene oxide, in particular oligo-alkylene, for example, oligo-ethylene oxide or oligo-propylene oxide group, in particular with> 1 or> 2 to ⁇ 10
  • Alkoxy group for example with a carbon chain length of> 1 to ⁇ 16
  • unsubstituted phenylene oxide group for example oligo-phenylene oxide group, in particular with> 1 or> 2 to ⁇ 10 repeating units, and / or one, in particular substituted or unsubstituted, phenoxy group and / or one, in particular substituted or unsubstituted, phenylene group, for example Oligo-phenylene group, in particular with> 1 or> 2 to ⁇ 10 repeating units, and / or one, in particular substituted or unsubstituted, phenyl group and / or one, in particular substituted or unsubstituted, benzylene group, for example oligo-benzylene, in particular with> 1 or> 2 to ⁇ 10 repeating units, and / or one, in particular substituted or unsubstituted, benzyl group and / or a carbonyl group, in particular a ketone group, for example a
  • Phenylene group or a phenyl group or a benzylene group or an oligo-benzylene group or a benzyl group can be understood in the context of the present invention, in particular a respective group which may be both substituted and unsubstituted.
  • R 10 In the context of R 10, R 2, R 12, R 13, R 14, R 20, R 21 R 22, R 30, R 31, R 32, R 33, R 40, R 41, R 41 R 42, R 42 ', R 43, R 43', R 44, R 44 ', R 45, R 45 ', R50, R51, R51 ⁇ R52, R52', R53, R53 ', R54, R54', R60, R61, R62, R100, R101, R101 ', R110, Rill, Rill', R112, R112 ', R120, R120 ', R121, R121', R130, R130 ', R131,
  • R131 ', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180' R181, R181 ', R182, R200, R201, R202, R203, R210, R211, R212, 213 and / or R214 may be a
  • Alkyl group or alkoxy for example, a
  • Carbon chain length of> 1 to ⁇ 16 carbon atoms for example, a carbon chain length of> 1 to ⁇ 4 carbon atoms, and / or from> 4 to ⁇ 8 carbon atoms and / or from> 9 to ⁇ 13 carbon atoms.
  • an alkyl group may be a saturated alkyl group, for example the general chemical formula: - (CH 2 ) a-CH 3 with 1 ⁇ a ⁇ 15.
  • RIO RH, R12, R13, R14, R20, R21 R22, R30, R31, R32, R33,
  • R40, R41, R41 ', R42, R42', R43, R43 ', R44, R44', R45, R45 ', R50, R51, R51', R52, R52 ', R53, R53', R54, R54 ', R60 , R61, R62, R100, R101, R101 ', R110, Rill, Rill', R112, R112 ', R120, R120', R121, R121 ', R130, R130', R131, R131 ', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180 'R181, R181', R182, R200, R201, R202, R203, R210, R211, R212, 213 and / or R214 may be a
  • Alkylene oxide for example, ethylene oxide or propylene oxide, in particular oligo-alkylene, for example, oligo-ethylene oxide or oligo-propylene oxide, or a phenylene oxide group, for example, oligo-phenylene oxide, or a
  • Phenylene group for example, oligo-phenylene group, or a
  • Benzylene group for example oligo-benzylene group, for example> 1 or> 2 to ⁇ 10 repeating units, for example> 1 or> 2 to ⁇ 4
  • Alkylene oxide unit the general chemical formula: - [CH 2 -CH 2 -0-] b with 1 ⁇ b ⁇ 10, for example 1 ⁇ or 2 ⁇ b ⁇ 4, have.
  • R10 In the context of R10, R, R12, R13, R14, R20, R21, R22, R30, R31, R32, R33, R40, R41, R41 ', R42, R42', R43, R43 ', R44, R44', R45, R45 ', R50, R51, R51', R52, R52 ', R53, R53', R54, R54 ', R60, R61, R62, R100, R101, R101', R110, Rill, Rill ', R112, R112' R120, R120 ', R121, R121', R130, R130 ', R131,
  • R131 ', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180' R181, R181 ', R182, R200, R201, R202, R203, R210, R211, R212, 213 and / or R214 are also known as R131 ', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180' R181, R181 ', R182, R200, R201, R202, R203, R210, R211, R212, 213 and / or R214 are also
  • an alkyl-alkylene oxide group for example an alkyl-oligo-alkylene oxide group, for example of the general chemical formula: H3C- (CH 2 ) ai * - [CH 2 -CH 2 -O-] bi * - with 0 ⁇ a1 * ⁇ 15, in particular 0 ⁇ a1 * ⁇ 3, and 1 ⁇ b1 * ⁇ 10, in particular 1 ⁇ or 2 ⁇ b1 * ⁇ 4, or an alkyl-alkylene-alkyl group, for example an alkyl-oligo Alkylene-alkyl-alkyl group, or an alkoxy-alkylene oxide group, for example alkoxy-oligo-alkylene oxide group, or an alkoxy-alkylene-alkyl group, for example alkoxy-oligo-alkylene-alkyl group, for example general chemical formula: ⁇ 3 0- ( ⁇ 2) 3 2 * -0- [ ⁇ 2- ⁇ 2-0 ⁇ 2 * - ( ⁇ 2)
  • R100, R101 and / or R101 'or R110, Rill, Rill', R112 and / or R112 ' for example R110, Rill and / or Rill', or R120, R120 ', R121 and / or R121' or R130, R130 ', R131 and / or R131' or R150 or R180, R180 'R181, R181' and / or R182 or RIO, RH, R13 and / or R14 or R30, R32 and / or R33 or R41, R41 ', R42, R42 ', R43, R43', R44, R44 ', R45 and / or R45' or R51, R51 ', R52, R52', R53, R53 ', R54 and / or R54' or R200, R201, R202 and / or R203 or R210, R211, R212, 213 and / or R214 each independently of one another
  • Phenylene group in particular an oligo-phenylene group, and / or a phenyl group and / or a benzylene group, in particular an oligobenzylene group, and / or a benzyl group and / or a carbonyl group and / or a, in particular cyclic and / or acyclic, carbonate group, and / or one, in particular cyclic and / or acyclic,
  • Carbonkladesteroli in particular a lactone group, and / or a, in particular cyclic and / or acyclic, carbamate group and / or a charged group, for example a positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example a quaternary ammonium group and / or a quaternary phosphonium group, and / or a negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, in particular lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, and / or a sulfonate group, for example a sulfonylimide group and / or a sulfonate group, for example a
  • Lithium sulfonylimide group and / or a Lithiumiumsulfonatition stand for example, R41, R41 ⁇ R42, R42 ', R43, R43', R44, R44 ', R45 and / or R45', R51, R51 ', R52, R52', R53, R53 ', R54 and / or R54', respectively. or R100, R101 and / or R101 'or R110, Rill, Rill', R112 and / or R112 'or R120, R120', R121 and / or R121 'or R130, R130', R131, R131 'and / or R132
  • Thiouroniumoli for example, a quaternary ammonium group and / or a quaternary phosphonium group, are.
  • the ionic conductivity can optionally be further improved.
  • R200, R201, R202 and / or R203 or R210, R211, R212, 213 and / or R214 for a negatively charged group
  • a lead salt anion in particular lithium lead salt anion, and / or an anion of an ionic liquid, for example a sulfonylimide group, and / or a sulfonate group, for example a lithium sulfonylimide group and / or a lithium sulfonate group.
  • R200, R201, R202 and R203 or R210, R211, R212, 213 and R214 for example, at least two or three of the radicals R200, R201, R202 and R203 or R210, R211, R212, 213 and R214, if appropriate, all radicals R200, R201, R202 and R203 or R210, R211, R212, 213 and R214, respectively, for a negatively charged group, in particular based on a lead salt anion,
  • lithium Leitsalzanions and / or an anion of an ionic liquid, for example a sulfonylimide group, and / or a
  • R132 or R140 or R160 or R170 or R12 or R20, R21 and R22 or R31 or R40 or R50 or R60, R61 and R62 can each independently of one another represent an alkyl group and / or an alkylene oxide group, in particular an oligoalkylene oxide group, and / or a Alkoxy group and / or a phenylene oxide group, in particular an oligophenylene oxide group, and / or a phenoxy group and / or a
  • Phenylene group in particular an oligo-phenylene group, and / or a phenyl group and / or a benzylene group, in particular an oligobenzylene group, and / or a benzyl group and / or a carbonyl group and / or a, especially cyclic and / or acyclic, carbonate group and / or one, in particular cyclic and / or acyclic,
  • Carbonkladesteroli in particular a lactone group, and / or a, in particular cyclic and / or acyclic, carbamate group.
  • R132 may in particular be a or, in particular cyclic and / or acyclic, carbonate group, and / or a, in particular cyclic and / or acyclic, carboxylic acid ester group, in particular a lactone group, and / or a, in particular cyclic and / or acyclic, carbamate group and / or an alkyl group, in particular a methyl group or an ethyl group, for example a methyl group.
  • the ion conductivity can be further improved.
  • R20 and / or R21 or R60 and / or R61 or R132 or R140 or R150 or R160 or R170 may in particular be an alkyl group, for example a methyl group or an ethyl group, in particular a methyl group, and / or an alkylene oxide group, in particular an oligoalkylene oxide group, stand.
  • an alkyl group for example a methyl group or an ethyl group, in particular a methyl group, and / or an alkylene oxide group, in particular an oligoalkylene oxide group, stand.
  • a short-chain alkyl group such as a methyl group, the polymer can advantageously be optimized with regard to its ion-conducting function.
  • halogenation in particular fluorination, advantageously, the polarity of the polymer can be influenced and so the solubility of polysulfides by the polymer, in particular by
  • Alkylene oxide groups possibly reduced, resulting in a
  • Composite bonded sulfur for example sulfur-polyacrylonitrile composites, for example a SPAN composite, can be particularly advantageous as a cathode material.
  • radicals RIO, R, R, R12 and / or R14 or R20, R21 and / or R22 or R30, R31, R32 and / or R33 or R40, R41, R41 ', R42, R42 ', R43, R43', R44, R44 ', R45 and / or R45' respectively
  • R210, R21 1, R212, 213 and / or R214 having at least one positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example one, in particular quaternary, Ammonium group and / or one, in particular quaternary,
  • Phosphonium group and / or having at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example having at least one sulfonylimide group, for example
  • Lithium sulfonylimide group and / or substituted with at least one sulfonate group, for example, lithium sulfonate group.
  • the ionic conductivity in particular by lonendissociation or Gegenionsolvatmaschine, for example, Lithiumionensolvatmaschine be further increased.
  • R20 R21 and / or R22 or R30, R31, R32 and / or R33 or R40, R41, R41 ', R42, R42', R43, R43 ', R44, R44', R45 and / or R45 'or R50, R51, R51 ', R52, R52', R53, R53 ', R54 and / or R54' or R60, R61 and / or R62 substituted with at least one positively charged group or R200,
  • R201, R202 and / or R203 or R210, R21 1, R212, 213 and / or R214 be substituted with at least one negatively charged group, for example which in particular as above, in particular in the context of connected via the spacer X groups Q + and Q " , in particular Q " , explained can be configured.
  • radicals RIO, R, R, R12 and / or R14 or R20, R21 and / or R22 or R30, R31, R32 and / or R33 or R40, R41, R41 ', R42, R42 ', R43, R43', R44, R44 ', R45 and / or R45' respectively
  • R210, R21 1, R212, 213 and / or R214 having at least one oxygen-containing group, for example alkoxy group and / or
  • Alkylene oxide group for example oligo-alkylene oxide group, for example oligo- Ethylene oxide group and / or oligo-propylene oxide group, and / or
  • Ketone group for example alkylcarbonyl group, and / or
  • Lonenleitread be further increased, since - in particular Oligo- Alkylenoxid phenomenon, such as oligo-ethylene oxide groups, - offer a possibility among other things, the glass transition temperature of the polymer or
  • Aromatic groups such as phenylene groups and benzylene groups, advantageously offer several substitution positions which are charged with
  • Groups and / or oxygen-containing groups can be substituted, and thus in particular to optimize the ion conductivity.
  • R110 Rill, Rill ', R112 and / or R112' or R120, R120 ', R121 and / or R121' or R130, R130 ', R131 and / or R131' or R150 or R180, R180 'R181, respectively,
  • R181 'and / or R182 or R200, R201, R202 and / or R203 or R210, R21 1, R212, 213 and / or R214 may therefore each independently be hydrogen and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or with at least one positively charged group, in particular based on a
  • Cations of an ionic liquid for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group, substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one
  • Lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group
  • Alkyl group and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged group,
  • a cation of an ionic liquid for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group, substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one Lithiumsulfonylimid michleite and / or lithium sulfonate group, substituted and / or with at least one oxygen-containing group-substituted alkylene oxide group, for example ethylene oxide or propylene oxide group, in particular oligo-alkylene oxide, for example oligo-ethylene oxide or oligopropylene oxide, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or with at least one positively charged group, in particular on the basis of a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and
  • Ammonium group and / or phosphonium group substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one
  • Lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group
  • Phenylene oxide group for example oligo-phenylene oxide, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group , substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group
  • Phenoxy group and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged
  • Group in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group, substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular on the basis of Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or a Anions of an ionic
  • Liquid for example, with at least one lithium sulfonylimide and / or lithium sulfonate, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group phenylene group, for example, oligo-phenylene group, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged
  • Group in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group, substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular on the basis of Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or a Anions of an ionic
  • Liquid for example, with at least one lithium sulfonylimide and / or lithium sulfonate group, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group phenyl group, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged group, in particular on Base of a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary
  • Ammonium group and / or phosphonium group substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one
  • Lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group
  • Benzylene group for example oligo-benzylene group, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged group, in particular based on a cation of a ionic liquid, for example with at least one quaternary
  • Ammonium group and / or phosphonium group substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one
  • Lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group
  • Liquid for example with at least one lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group, in particular cyclic and / or acyclic, carbonate group, and / or one, partially or completely
  • halogenated in particular fluorinated, and / or with at least one positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group, substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular on the Base of a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic
  • Liquid for example with at least one lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group, in particular cyclic and / or acyclic, carboxylic acid ester group, in particular a lactone group, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and or with at least one positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group, substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular on the basis of Leitsalzanions, for example lithium -Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group, substituted and / or substituted by at least one oxygen-containing group, in particular cyclic and
  • R40 or R50 or R60, R61 and / or R62 or R132 or R140 or R160 or R170 can therefore each independently of one another for one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged group,
  • lithium Leitsalzanions for example, lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one lithium sulfonylimide and / or Lithiumulfonatrios, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group alkyl group, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or with at least one positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary
  • Ammonium group and / or phosphonium group substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one
  • Lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group
  • Alkylene oxide for example, ethylene oxide or propylene oxide, in particular oligo-alkylene, for example, oligo-ethylene oxide or oligo-propylene oxide, and / or one, partially or fully halogenated, especially fluorinated, and / or having at least one positively charged group, in particular based on a cation an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group, substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one lithium sulfonylimide and / or lithium sulfonate, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group alkoxy group and / or a , partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged group, in particular based on
  • Ammonium group and / or phosphonium group substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a
  • Leitsalzanions for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one
  • Lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group
  • Phenylene oxide group for example oligo-phenylene oxide, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group , substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular on the
  • Leitsalzanions for example, lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example, with at least one lithium sulfonylimide and / or lithium sulfonate, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group
  • Ammonium group and / or phosphonium group substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one
  • Lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate group substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group
  • Benzylene group for example oligo-benzylene group, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and / or having at least one positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary
  • Ammonium group and / or phosphonium group substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular based on a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one
  • halogenated in particular fluorinated, and / or with at least one positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group, substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular on the Base of a Leitsalzanions, for example lithium Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic
  • Liquid for example with at least one lithium sulfonylimide group and / or lithium sulfonate, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group, in particular cyclic and / or acyclic, carboxylic acid ester group, in particular a lactone group, and / or one, partially or fully halogenated, in particular fluorinated, and or with at least one positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example with at least one quaternary ammonium group and / or phosphonium group, substituted and / or with at least one negatively charged group, in particular on the basis of Leitsalzanions, for example lithium -Leitsalzanions, and / or an anion of an ionic liquid, for example with at least one lithium sulfonyl imide group and / or lithium sulfonate group, substituted and / or substituted with at least one oxygen-containing group, in particular cycli and
  • RIO RH, R13 and / or R14 or R30, R32 and / or R33 or R41, R41 ', R42, R42', R43, R43 ', R44, R44', R45 and / or R45 'or R51, R51' , R52, R52 ', R53, R53', R54 and / or R54 'or R200, R201, R202 and / or R203
  • R.sup.210, R.sup.211, R.sup.1212, Z.sup.23 and / or R.sup.24 independently of one another represent hydrogen and / or a halogen atom, in particular fluorine, or an alkyl group and / or an alkylene oxide group, in particular an oligo-alkylene oxide group, and / or an alkoxy group and / or a
  • Phenylene oxide group in particular oligo-phenylene oxide group, and / or a phenoxy group and / or a phenylene group, in particular oligo-phenylene group, and / or a phenyl group and / or a benzylene group, in particular oligo-benzylene group, and / or a benzyl group and / or a carbonyl group and or a, in particular cyclic and / or acyclic, carbonate group, and / or a, in particular cyclic and / or acyclic, carboxylic acid ester group, in particular a lactone group, and / or a, in particular cyclic and / or acyclic, carbamate group and / or a charged group , for example a positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example a quaternary ammonium group and / or a quaternary phosphonium group,
  • R22 or R31 or R40 or R50 or R60, R61 and R62 each independently represent an alkyl group and / or an alkylene oxide group, in particular an oligo-alkylene oxide group, and / or an alkoxy group and / or a
  • Phenylene oxide group in particular oligo-phenylene oxide group, and / or a
  • Phenoxy group and / or a phenylene group in particular an oligo-phenylene group, and / or a phenyl group and / or a benzylene group, in particular oligo-benzylene group, and / or a benzyl group and / or a carbonyl group and / or one, in particular cyclic and / or acyclic, Carbonate group and / or one, in particular cyclic and / or acyclic,
  • the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer comprises at least a cyclic carbonate based repeating unit of the general chemical formula:
  • the at least one polymer has at least one cyclic carbamate-based repeat unit of the general chemical formula:
  • the at least one polymer at least one recurring unit based on an alkylene oxide, in particular ethylene oxide, of the general chemical formula:
  • ni V or n w stands for the number of ethylene oxide units.
  • the at least one polymer at least one recurring unit based on an acyclic carbonate of the general chemical formula:
  • the at least one polymer has at least one recurring unit based on an acyclic carboxylic acid ester of the general chemical formula:
  • the at least one polymer has at least one recurring unit based on an acyclic carbamate of the general chemical formula:
  • xi, xii, xiii, xiv, xv, xvi, xvii, xviii or xix stands for the number, in particular the presence or the absence, of the (respective) spacer.
  • xi, xii, xiii, xiv, xv, xvi, xvii, xviii or xix can be 1 or 0, for example 1.
  • X ) can be used, for example, as related with the
  • R181, R181 ', R182 and / or R170 may also be configured as explained above.
  • X may be, for example, one, in particular saturated or unsaturated, linear or branched, for example partially or completely halogenated, in particular fluorinated,
  • Alkylene spacers for example of the general chemical formula: - (CH 2 ) a i- with 1 ⁇ a1 ⁇ 10, for example with 1 ⁇ a1 ⁇ 4, and / or one, in particular saturated or unsaturated, linear or branched, for example partially or completely halogenated, in particular fluorinated,
  • Alkylenoxidspacer for example Oligo-Alkylenoxidspacer, in particular (oligo-
  • Repeating units for example the general chemical formula: - CH 2 - [CH 2 -CH 2 -O] b i-CH 2 - with 1 ⁇ b 1 ⁇ 10, for example with 2 ⁇ b 1 ⁇ 4, and / or the general chemical formula: - [CH 2 -CH 2 -0-] b, 1 ⁇ b ⁇ 10, for example, with 2 ⁇ b ⁇ 4, and / or - (CH 2 ) a 2 -O- [CH 2 -CH 2 -O-] b 2- (CH 2 ) a 2 - with 1 ⁇ a 2 ⁇ 3, 1 ⁇ b 2 ⁇ 10, in particular 1 ⁇ b2 ⁇ 4, and 1 ⁇ a2 ' ⁇ 3, and / or a charged group, for example a positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example a pyridinium group and / or a quaternary ammonium group, and / or a negatively charged group,
  • Base of a cation of an ionic liquid for example a quaternary ammonium group, and / or a negatively charged group, for example a sulfonylimide group and / or sulfonate group, substituted benzylene group, and / or a ketone group, for example alkylcarbonyl group stands.
  • R130, R130 ', R131, R13V and / or R132 or R140 or R150 or R160 or R170 or R180, R180' R181, R181 'and / or R182 can each independently of one another denote hydrogen or one, in particular saturated or unsaturated, linear or branched,
  • halogenated, in particular fluorinated, alkyl group for example the general chemical formula: - (CH 2) a i * -CH 3 with 0 ⁇ or 1 ⁇ a1 * ⁇ 10, for example with 0 ⁇ or 1 ⁇ a1 * ⁇ 3 , and / or one, in particular saturated or unsaturated, linear or branched,
  • alkylene oxide group for example an ethylene oxide group, in particular an oligo-alkylene oxide group, for example an oligo-ethylene oxide group,
  • a charged group for example a positively charged group, in particular based on a cation of an ionic liquid, for example a pyridinium group and / or a quaternary ammonium group, and / or a negatively charged group, for example, a sulfonylimide group and / or sulfonate group, and / or a
  • Phenylene group for example one, having at least one alkyl group and / or an alkylene oxide group and / or an alkoxy group and / or a charged group, for example a positively charged group, for example a quaternary ammonium group, and / or a negatively charged group, for example a sulfonylimide group and / or sulfonate group, substituted
  • Phenylene group, and / or a benzylene group for example one, having at least one alkyl group and / or an alkylene oxide group and / or an alkoxy group and / or a charged group, for example a positively charged group, for example a quaternary ammonium group, and / or a negatively charged Group, for example, a sulfonylimide group and / or
  • Sulfonate group substituted benzylene group, and / or a ketone group, for example, alkylcarbonyl group.
  • R120, R120 ', R121 and / or R121' or R130, R130 ', R131, R13V and / or R132 or R140 or R150 or R160 or R170 or R180, R180' R181, R181 'and / or R182 - optionally all radicals R100, R101 and / or R101 or R110, Rill, Rill ', R112 and / or R112' or R120, R120 ', R121 and / or R121' or R130, R130 ', R131, R13V and / or R132 or R140 or R150 or R160 or R170 or R180, R180 'R181, R181' and / or R182 - for different groups,
  • alkyl groups and / or oligo-alkylene oxide for example, with different length and / or substitution and / or degree of saturation and / or degree of branching and / or degree of halogenation, in particular degree of fluorination, are.
  • R100, R101 and / or R101 or R110, Rill, Rill ', R112 and / or R112' or R120, R120 ', R121 and / or R121' or R130, R130 ', R131, R131' and / or R132 or R140 or R150 or R160 or R170 or R180, R180 'R181, R181' and / or R182 each independently of one another represent hydrogen or a methyl group or an ethyl group or one, in particular saturated,
  • R132 or R140 or R150 or R160 or R170 may in particular be an alkyl group, for example a methyl group or ethyl group, in particular a methyl group, and / or an alkylene oxide group, in particular oligoalkylene oxide group.
  • an alkyl group for example a methyl group or ethyl group, in particular a methyl group, and / or an alkylene oxide group, in particular oligoalkylene oxide group.
  • R132 or R140 or R150 or R160 or R170 may be a methyl group.
  • Alkyl group for example, a methyl, ethyl and / or propyl group, for example a methyl group, is, for example, the general chemical formula:
  • R ' is hydrogen or (preferably) an alkyl group, for example a methyl, ethyl and / or propyl group, for example a methyl group, and / or a siloxane Alkylene oxide unit, for example, a siloxane-ethylene oxide unit, for example, the general chemical formula:
  • xq denotes the connection point (s) or stands for XQ.
  • xq denotes the connection point (s) or stands for XQ.
  • Polymethyl methacrylates may advantageously be comparatively easily synthetically accessible.
  • V ] -, - [A v ] -, - [A V J- - [AVII] -, - [Avil,] -, - [ ⁇ , ⁇ ] -, - [AJ-, - [AJ-, - [AJ-, - [AJ-, - [AJ- [AJ-, - [AJ- [AJ-, - [A f ] -, - [AJ- or - [A Z J- can be used, for example, for an alkylene oxide unit, for example an ethylene oxide unit and / or a propylene oxide unit Unit, in particular for an ethylene oxide unit, and / or an alkylene unit and / or a unit comprising a carbonate group and / or a unit
  • Methacrylate unit and / or a methyl methacrylate unit and / or a siloxane unit and / or a phosphazene unit and / or a phenylene unit for example a phenylene oxide unit, and / or a benzylene unit.
  • the polymer backbone-forming unit is - [A] -, - [A,] -, - [An] -, - [A m ] -, - [A, V ] -, - [A v ] - , - [A V i] -, - [A V n] -, - [A V in] -, - [A, x ] -, - [AJ-, - [A b ] -, - [AJ-, - [AJ-, - [AJ-, - [A f ] -, - [AJ- or - [A Z J- for one
  • polyfunctionalized for example bifunctionalized, trifunctionalized or tetrafunctionalized, polymer back forming unit.
  • the polymer backbone-forming unit is - [A] -, - [AJ-, - [AJ-, - [A M J-, - [A, J-, - [AJ-, - [A V J-, - [AviJ-, - [AvnJ-, - [AiJ-, - [AJ-, - [AJ-, - [AJ-, - [AJ-, - [AJ-, - [A f ] - , - [AJ- or - [A Z J- or the repeating unit ([A] -XQ) for a polyfunctionalized, for example bifunctionalized or
  • R ' may be in particular hydrogen or (preferably) an alkyl group, for example a methyl, ethyl and / or propyl group, for example a methyl group
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case a substituted with R140 acyclic carbonate group, in particular that of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case a substituted with R150 acyclic carboxylic acid ester group, in particular that of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case a substituted with R160 acyclic carbamate group, in particular that of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case a substituted with R170 acyclic carbamate group, in particular that of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case a substituted with RIO, RH, R12, R13 and R14 pyridinium, in particular that of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case a substituted with R20, R21 and R22 ammonium group, in particular that of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case a substituted with R30, R31, R32 and R33 imidazolium, in particular that of all chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can each be a with R40, R41, R41 ⁇ R42, R42 ', R43, R43', R44, R44 ', R45 and R45' substituted piperidinium, in particular that of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case one with R50, R51, R51 ', R52, R52', R53, R53 ', R54 and R54' substituted P rrolidinium distr, in particular those of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case a substituted with R60, R61 and R62 phosphonium, in particular that of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can in each case a substituted with R200, R201, R202 and R203 benzenesulfonate, in particular that of the general chemical formula:
  • Respectively at the attachment sites xq can each be a substituted with R210, R211, R212, 213 and R214 para-benzenesulfonylimide group, for example a para-Trifluormethansulfonylimid-benzene group, in particular the general chemical formula:
  • X ] - can - as well as the polymer back-forming units - [AJ-, - [A b ] -, - [AJ-, - [AJ-, - [AJ-, - [A e ] -, - [A f ] -, - [A z ] - and / or - [A Z J- of the specific embodiments explained below, an alkylene oxide Unit, for example an ethylene oxide unit, for example the general chemical formula:
  • Unit for example an ethylene unit and / or propylene unit, for example of the general chemical formula:
  • Alkyl group for example, a methyl, ethyl and / or Pro yl group, for
  • Example, a methyl group is, for example, and / or a
  • Phos hazen unit for example the general chemical formula:
  • R ' is hydrogen or (preferably) an alkyl group, for example a methyl, ethyl and / or propyl group, for example a methyl group, and / or a siloxane-alkylene oxide unit, for example a siloxane-ethylene oxide Unit, for example the general chemical formula: and / or a phenylene unit, in particular a polyphenylene, for example a para-polyphenylene, for example with ether function, for example of the general chemical formula:
  • xq denotes the attachment site (s) or stands for XQ.
  • the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer comprises at least one pyridinium-based repeat unit of the general chemical formula:
  • the polymer backbone-forming unit - [AJ- can be designed, for example, as described in connection with the polymer backbone-forming unit - [A] - illustrated.
  • RIO, RH, R12, R13 and / or R14 may, for example, also be configured as explained above.
  • Z " can be used in particular for perchlorate and / or trifluoromethanesulfonate and / or tetrafluoroborate and / or bisoxalatoborate and / or
  • (X a ) can be used in particular for one, in particular saturated or unsaturated, linear or branched, for example partially or completely halogenated, in particular fluorinated, alkylene spacer,
  • R12 stands in particular for one, in particular saturated or
  • an oligo-alkylene oxide group for example an oligo-ethylene oxide group, in particular with> 1 to ⁇ 10 repeat units, for example with> 1 or> 2 to ⁇ 5 repeat units, and / or a further positively charged group, for example a further pyridinium group and / or a quaternary ammonium group, and / or a phenylene group, for example one, having at least one alkyl group and / or a
  • Alkylene oxide group and / or an alkoxy group and / or another positively charged group for example a quaternary ammonium group, substituted phenylene group, and / or a benzylene group, for example one having at least one alkyl group and / or an alkylene oxide group and / or an alkoxy group and / or another positively charged group, for example, a quaternary ammonium group, substituted benzylene group, and / or a ketone group, for example, alkylcarbonyl group.
  • R 12 may represent a saturated alkyl group, in particular having a chain length of> 1 to ⁇ 16
  • R12 can be for a saturated
  • R 10, R 1, R 13 and / or R 14 may each independently be hydrogen or one, in particular saturated or
  • unsaturated, linear or branched, for example partially or completely halogenated, in particular fluorinated, alkyl group for example the general chemical formula: - (CH 2 ) a i * -CH 3 with 1 ⁇ a1 * ⁇ 15, for example with 1 ⁇ a1 * ⁇ 3, for example a methyl group or an ethyl group, and / or a, in particular saturated or unsaturated, linear or branched, for example partially or completely halogenated, in particular fluorinated, alkylene oxide group, for example an ethylene oxide group, in particular an oligo-alkylene oxide group, for example an oligo-ethylene oxide group , in particular with> 1 to ⁇ 10 repeat units, for example with> 1 or> 2 to ⁇ 5 repeat units, and / or a further positively charged group, for example a further pyridinium group and / or a quaternary ammonium group, and / or a phenylene group, for example a, with at least
  • radicals RIO, RH, R12, R13 and R14 for example, at least two, for example at least three, of the radicals RIO, RH, R12, R13 and R14, optionally all radicals RIO, RH, R12, R13 and R14, for different groups, for example alkyl groups and / or oligo-alkylene oxide, for Example with different length and / or substitution and / or
  • Saturation degree and / or degree of branching and / or halogenation, in particular degree of fluorination, are.
  • the at least one polymer electrolyte or the at least one polymer comprises at least one ammonium-based repeat unit of the general formula:
  • the polymer backbone-forming unit - [A b ] - may, for example, be designed as described in connection with the polymer backbone-forming unit - [A] -.
  • the spacers (X) can be designed, for example, as explained in connection with the spacer X.
  • R20, R21 and / or R22 may also be configured as explained above.
  • Z " can be used in particular for perchlorate and / or trifluoromethanesulfonate and / or tetrafluoroborate and / or bisoxalatoborate and / or
  • X.sup.b may in this case be, in particular, one, in particular saturated or unsaturated, linear or branched, for example partially or completely halogenated, in particular fluorinated, alkylene spacer,
  • ⁇ 12 for example a methyl group or an ethyl group, and / or one, in particular saturated or unsaturated, linear or branched,
  • alkylene oxide group for example an ethylene oxide group, in particular an oligo-alkylene oxide group, for example an oligo-ethylene oxide group, in particular with> 1 to ⁇ 10 repeat units, for example with> 1 or> 2 to ⁇ 5 repeat units, and or another positively charged group, for example a pyridinium group and / or a quaternary group
  • Ammonium group, and / or a phenylene group for example a, with at least one alkyl group and / or an alkylene oxide group and / or an alkoxy group and / or another positively charged group, for example a quaternary ammonium group, substituted phenylene group, and / or a benzylene group, for example a, with at least one alkyl group and / or an alkylene oxide group and / or an alkoxy group and / or another positively charged group, for example a quaternary ammonium group, substituted benzylene group, and / or a ketone group, for example alkylcarbonyl group.
  • radicals R20, R21 and R22 for example, at least two of the radicals R20, R21 and R22, if appropriate all radicals R20, R21 and R22, for different groups, for example alkyl groups and / or oligo- Alkylenoxid phenomenon, for example with different lengths and / or
  • R 20 and R 21 are identical or different, especially saturated, alkyl groups having a chain length of> 1 to ⁇ 4 carbon atoms, for example a methyl group, and R 22 is an, especially saturated, alkyl group having a chain length of> 9 to

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kathodenmaterial für eine elektrochemische Zelle, insbesondere Lithium-Schwefel-Zelle, welches mindestens ein Kathodenaktivmaterial (ES) und mindestens einen, insbesondere lithiumionenleitenden oder lithiumionenleitfähigen, Polymerelektrolyten (AQLi) und/oder mindestens einen anorganischen lonenleiter, insbesondere Lithiumionenleiter, umfasst, wobei das mindestens eine Kathodenaktivmaterial (ES) ein Polymer (E) mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) umfasst. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine damit ausgestattete Zelle und Batterie.

Description

Beschreibung Titel
Kathodenmaterial für Lithium-Schwefel-Zelle
Die vorliegende Erfindung betrifft Kathodenmaterialien für Alkalimetall-Schwefel- Zellen, insbesondere für Lithium-Schwefel-Zellen und entsprechende Zellen sowie Batterien.
Stand der Technik
Lithium-Ionen-Batterien, welche auch als Lithium-Ionen-Akkumulatoren bezeichnet werden, werden heutzutage in einer Vielzahl von Produkten als Energiespeicher eingesetzt. Um Batterien mit einer höheren Energiedichte herzustellen, wird an der Lithium-Schwefel- Batterietechnologie geforscht.
Konventionelle Lithium-Schwefel-Zellen enthalten elementaren Schwefel und enthalten zur Gewährleistung der Löslichkeit des Schwefels insbesondere etherbasierte Elektrolytlösungsmittel.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kathodenmaterial für eine elektrochemische Zelle, zum Beispiel für eine Alkalimetall-Zelle, beispielsweise für eine Lithium-Zelle und/oder Natrium-Zelle, insbesondere für eine Lithium- Zelle, zum Beispiel für eine Alkalimetall-Schwefel-Zelle, beispielsweise für eine Lithium-Schwefel-Zellen und/oder Natrium-Schwefel-Zellen, insbesondere für eine Lithium-Schwefel-Zelle, welches mindestens ein, insbesondere
schwefelhaltiges, Kathodenaktivmaterial und mindestens einen, insbesondere lithiumionenleitenden oder lithiumionenleitfähigen, Polymerelektrolyten und/oder mindestens einen anorganischen lonenleiter, insbesondere Lithiumionenleiter, umfasst.
Durch den mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder den mindestens einen anorganischen lonenleiter kann vorteilhafterweise die lonenleitfähigkeit und ionische Anbindung und damit die ionische Kontaktierung des
Kathodenaktivmaterials verbessert werden. Dadurch kann wiederum
vorteilhafterweise eine erhöhte lonenleitung für das Ion des Alkalimetalls, insbesondere eine erhöhte Lithiumionenleitung, in der Kathode, also der positiven Elektrode der Zelle, erzielt werden, was es ermöglicht, das
Kathodenmaterial vorteilhafterweise in einer Hochstrom-Zelle beziehungsweise einer Hochstrom-Batterie einzusetzen. Zudem kann bei einer derartigen Zelle beziehungsweise Batterie auf ein Einbringen von flüssigen Elektrolyten in die Kathode verzichtet und insbesondere die Zelle als Festkörper-Zelle bereitgestellt werden. Unter einer Alkalimetall-Zelle kann insbesondere eine elektrochemische Zelle, beispielsweise eine Batteriezelle beziehungsweise Akkumulatorzelle, verstanden werden, an deren elektrochemischer Reaktion Alkaliionen, beispielsweise Lithiumionen, beispielsweise im Fall einer Lithium-Zelle, oder Natriumionen, beispielsweise im Fall einer Natrium-Zelle, beteiligt sind. Beispielsweise kann eine Alkalimetall-Zelle eine Lithium-Zelle und/oder eine Natrium-Zelle sein.
Unter einer Alkalimetall-Schwefel-Zelle kann insbesondere eine
elektrochemische Zelle, beispielsweise eine Batteriezelle beziehungsweise Akkumulatorzelle, verstanden werden, an deren elektrochemischer Reaktion Alkaliionen, zum Beispiel Lithiumionen, beispielsweise im Fall einer Lithium-Zelle, oder Natriumionen, beispielsweise im Fall einer Natrium-Zelle, und Schwefel beteiligt sind. Beispielsweise kann eine Alkalimetall-Schwefel-Zelle eine Lithium- Schwefel-Zelle und/oder Natrium-Schwefel-Zelle sein. Unter einem Polymerelektrolyten kann insbesondere ein ionenleitfähiges oder ionenleitendes, beispielsweise lithiumionenleitfähiges oder lithiumionenleitendes, Polymer verstanden werden. Beispielsweise kann daher ein ionenleitfähiges oder ionenleitendes, beispielweise lithiumionenleitfähiges oder lithiumionenleitendes, Polymer auch als Polymerelektrolyt bezeichnet werden. Bei einer Verwendung in einem Kathodenmaterial kann ein Polymerelektrolyt insbesondere auch als Kathodenelektrolyt beziehungsweise Katholyt bezeichnet werden. Beispielsweise kann der Polymerelektrolyt lithiumionenleitfähig oder lithiumionenleitend und/oder natriumionenleitfähig oder natriumionenleitend, insbesondere
lithiumionenleitfähig oder lithiumionenleitend, sein. Unter einem ionenleitenden, beispielsweise lithiumionenleitenden, Elektrolyten beziehungsweise Polymer, kann insbesondere ein Elektrolyt beziehungsweise Polymer verstanden werden, welcher beziehungsweise welches intrinsisch ionenleitenden, beispielsweise lithiumionenleitenden, ist und/oder Lithiumionen aufweist. Unter einem
ionenleitfähigen, beispielsweise lithiumionenleitfähigen, Elektrolyten
beziehungsweise Polymer kann insbesondere ein Elektrolyt beziehungsweise Polymer verstanden werden, welcher beziehungsweise welches selbst frei von den zu leitenden Ionen, beispielsweise Lithiumionen, sein kann, jedoch dazu ausgelegt ist, die zu leitenden Ionen, beispielsweise Lithiumionen, zu
koordinieren und/oder solvatisieren beziehungsweise Gegenionen der zu leitenden Ionen, beispielsweise Lithium-Leitsalzanionen, zu koordinieren, und beispielsweise unter Zugabe der zu leitenden Ionen, beispielsweise
Lithiumionen, ionenleitend, beispielsweise lithiumionenleitend, wird. Das mindestens eine Kathodenaktivmaterial kann insbesondere schwefelhaltig sein. Zum Beispiel kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial einen Schwefel-Komposit und/oder elementaren Schwefel und/oder eine
Schwefelverbindung umfassen, beispielsweise enthalten oder daraus ausgebildet sein.
Beispielsweise kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial einen Schwefel- Kohlenstoff- Korn posit umfassen beziehungsweise sein. Unter einem Schwefel- Kohlenstoff- Korn posit kann insbesondere ein Komposit verstanden werden, welcher Schwefel und Kohlenstoff umfasst. Insbesondere kann bei dem
Schwefel- Kohlenstoff- Komposit Schwefel, beispielsweise kovalent und/oder ionisch, insbesondere kovalent, an Kohlenstoff gebunden und/oder darin eingebettet sein. Durch die Anbindung beziehungsweise Einbettung des als solchen weder ionisch noch elektrisch leitfähigen Schwefels an beziehungsweise in den Kohlenstoff des Komposits kann vorteilhafterweise - beispielsweise verglichen mit einfachen Mischungen - eine verbesserte elektrische und/oder ionische Kontaktierung des Schwefels erzielt werden. Zudem können
vorteilhafterweise so bei einer Entladung (Reduktion) einer Zelle entstehende (Poly-)Sulfide Sx 2" besser in der Kathode zurück gehalten und auf diese Weise die Schwefelausnutzung und Zyklenstabilität verbessert werden. Beispielsweise kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial einen Schwefel-Kohlenstoff-
Komposit, beispielsweise in dem Schwefel kovalent, insbesondere an
Kohlenstoff, gebunden ist, umfassen.
Zum Beispiel kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial einen Schwefel- Polymer- und/oder - Kohlenstoffmodifikation- Komposit. Unter einem Schwefel-
Polymer- Komposit kann insbesondere ein Komposit verstanden werden, welcher Schwefel und mindestens ein Polymer umfasst beziehungsweise daraus ausgebildet ist. Unter einem Schwefel- Kohlenstoffmodifikation- Komposit kann insbesondere ein Komposit verstanden werden, welcher Schwefel und eine Kohlenstoffmodifikation, also elementaren Kohlenstoff beziehungsweise
Kohlenstoff der Oxidationszahl null, beispielsweise Kohlenstoffnanoröhrchen, und/oder Kohlenstoffhohlkugeln und/oder Graphen und/oder Graphit und/oder Ruß, umfasst. Gegebenenfalls kann das das mindestens eine
Kathodenaktivmaterial einen Schwefel- Polymer- und/oder - Kohlenstoffmodifikation- Komposit sein.
Beispielsweise kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial einen Schwefel- Polymer- Komposit umfassen. Beispielsweise kann der Schwefel- Polymer- Komposit - insbesondere neben Schwefel - (mindestens) ein, insbesondere elektrisch leitfähiges, Polymer, beispielsweise Polyacrylnitril, insbesondere cyclisiertes Polyacrylnitril (cPAN), und/oder Polypyrrol und/oder Polythiophen und/oder Polyphenylen, beispielsweise, insbesondere cyclisiertes, Polyacrylnitril und/oder Polyparaphenylen, umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein. Insbesondere kann dabei Schwefel, beispielsweise kovalent und/oder ionisch, insbesondere kovalent, an das, insbesondere elektrisch leitfähige, Polymer gebunden und/oder in dessen Matrix eingebettet sein. Cyclisiertes Polyacrylnitril (cPAN) kann insbesondere eine Struktur aus miteinander verbundenen, insbesondere anellierten, Ringen, insbesondere Sechsringen, und/oder eine Wiederholungseinheit, welche drei Kohlenstoff atome und ein Stickstoffatom umfasst, beispielsweise wobei benachbarte Ringe mindestens zwei gemeinsame Kohlenstoffatome aufweisen, aufweisen. Durch Schwefel- Polymer- Komposite können - verglichen mit Schwefel- Kohlenstoffmodifikation- Kompositen - vorteilhafterweise eine verbesserte Anbindung und/oder eine, insbesondere feiner verteilte, Einbettung des Schwefels sowie auch verbesserte mechanische Eigenschaften erzielt werden, wodurch die elektrische und/oder ionische Kontaktierung sowie Schwefelausnutzung und damit die Energiedichte verbessert werden kann.
Zum Beispiel kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial beziehungsweise der Schwefel- Polymer- Komposit ein Polymer mit, zum Beispiel teilweise oder vollständig, beispielsweise kovalent und/oder ionisch, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel umfassen beziehungsweise sein.
Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst das mindestens eine
Kathodenaktivmaterial ein Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel. Durch die Anbindung des als solchen weder ionisch noch elektrisch leitfähigen Schwefels an das Polymer des Komposits kann dabei
vorteilhafterweise eine Polysulfidbildung unterdrückt und insbesondere auch eine - beispielsweise verglichen mit einfachen Mischungen - verbesserte elektrische und/oder ionische Kontaktierung des Schwefels erzielt und Schwefel noch besser in der Kathode zurück gehalten und auf diese Weise die Schwefelausnutzung, Zyklenstabilität und Energiedichte weiter verbessert werden. Zum Beispiel kann das Polymer dabei elektrisch leitfähig beziehungsweise leitend sein.
Beispielsweise kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial ein Polymer, zum Beispiel auf der Basis von Polyacrylnitril (PAN), insbesondere cyclisiertem Polyacrylnitril (cPAN), und/oder Polypyrrol und/oder Polythiophen und/oder Polyphenylen, insbesondere auf der Basis von Polyacrylnitril (PAN), mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, beziehungsweise einen
Schwefel-Polyacrylnitril-Komposit, insbesondere SPAN, umfassen
beziehungsweise sein. Dabei kann insbesondere der Schwefel- Polymer- Komposit ein Schwefel-Polyacrylnitril-Komposit, beispielsweise SPAN, sein. Insbesondere kann das Polymer im geladenen Zustand der Zelle kovalent gebundenen Schwefel umfassen. Durch partielle Reduktion des an das Polymer, insbesondere kovalent, gebundenen Schwefels und/oder bei Entladung können Alkalimetallionen (Li+), beispielsweise Lithiumionen und/oder Natriumionen, insbesondere Lithiumionen, insbesondere ionisch, an den Schwefel gebunden werden. Bei Entladung kann die kovalente Anbindung des Schwefels an das Polymer, insbesondere zumindest teilweise, gelöst werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung ist das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel durch Sulfidisierung eines Polymers, beispielsweise von Polyacrylnitril und/oder Polypyrrol und/oder Polythiophen und/oder Polyphenylen, insbesondere von Polyacrylnitril, hergestellt. Unter einer Sulfidisierung kann insbesondere eine chemische Reaktion von einer schwefelhaltigen Verbindung, beispielsweise elementarem Schwefel und/oder einer schwefelhaltigen
Verbindung, mit einer organischen Verbindung, beispielsweise einem Polymer, verstanden werden. Insbesondere kann durch eine Sulfidisierung eine kovalente Bindung zwischen Schwefel und der organischen Verbindung, beispielsweise dem Polymer, ausgebildet werden. Zum Beispiel kann das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel sulfidisiertes, cyclisiertes und beispielsweise dehydrogeniertes Polyacrylnitril, zum Beispiel SPAN, umfassen oder sein. Sulfidisiertes, cyclisiertes und beispielsweise dehydrogeniertes Polyacrylnitril, zum Beispiel SPAN, kann insbesondere eine Struktur aus miteinander verbundenen, insbesondere anellierten, Ringen, insbesondere Sechsringen, und/oder eine Wiederholungseinheit, welche drei Kohlenstoffatome und ein Stickstoffatom umfasst, beispielsweise wobei benachbarte Ringe mindestens zwei gemeinsame Kohlenstoffatome aufweisen, aufweisen.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst das mindestens eine
Kathodenaktivmaterial Polyacrylnitril mit, zum Beispiel teilweise oder vollständig, insbesondere vollständig, beispielsweise kovalent und/oder ionisch,
insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, beispielsweise SPAN. Dabei kann der Schwefel- Polymer- Komposit insbesondere ein Schwefel- Polyacrylnitril- Komposit, beispielsweise SPAN, sein. Unter SPAN kann insbesondere ein auf Polyacrylnitril (PAN), insbesondere cyclisiertem Polyacrylnitril (cPAN), basierendes Komposit beziehungsweise Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel verstanden werden, insbesondere welches durch eine thermische Umsetzung und/oder chemische Reaktion von Polyacrylnitril in der Gegenwart von Schwefel erhältlich ist. Insbesondere können dabei Nitrilgruppen zu einem Polymer, insbesondere mit konjugiertem ττ-System, reagieren, bei dem die Nitrilgruppen zu aneinander anhängenden, stickstoffhaltigen Ringen, insbesondere Sechsringen, insbesondere mit kovalent gebundenem Schwefel, umgesetzt werden. Zum Beispiel kann SPAN durch Erhitzen von Polyacrylnitril (PAN) mit einem Überschuss an elementarem Schwefel, insbesondere auf eine Temperatur von > 300 °C, beispielsweise etwa > 300 °C bis < 600 °C, hergestellt werden. Dabei kann der Schwefel insbesondere zum einen das Polyacrylnitril (PAN) unter Ausbildung von Schwefelwasserstoff (H2S) cyclisieren und zum anderen - beispielsweise unter Ausbildung einer kovalenten S-C-Bindung - fein verteilt in der cyclisierten Matrix gebunden werden, beispielweise wobei eine cyclisierte Polyacrylnitril-Struktur mit kovalenten Schwefel-Ketten, ausgebildet wird. SPAN wird in Chem. Mater., 201 1 , 23, 5024 und J. Mater. Chem., 2012, 22, 23240, J. Elektrochem. Soc, 2013, 160 (8) A1 170, und in der Druckschrift WO 2013/182360 A1 beschrieben.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial einen Schwefel- Kohlenstoffmodifikation- Komposit umfassen, welcher - insbesondere neben Schwefel - (mindestens) eine Kohlenstoffmodifikation, beispielsweise Kohlenstoffröhrchen, zum Beispiel Kohlenstoffnanoröhrchen, und/oder Kohlenstoffhohlkugeln und/oder Graphen und/oder Graphit und/oder Ruß, zum Beispiel in Form von Kohlenstoffpartikel und/oder Kohlenstofffasern, umfasst beziehungsweise daraus ausgebildet ist. Dabei kann insbesondere Schwefel, in die Matrix der Kohlenstoffmodifikation, beispielsweise in die
Kohlenstoffröhrchen und/oder Kohlenstoffhohlkugeln, eingebettet sein. So kann vorteilhafterweise eine - beispielsweise verglichen mit einfachen Mischungen - verbesserte, elektrische und/oder ionische Kontaktierung sowie
Schwefelausnutzung erzielt werden. Gegebenenfalls kann die
Kohlenstoffmodifikation oberflächenmodifiziert, insbesondere mit einer Polysulfid affinen Verbindung, zum Beispiel mit Titancarbid und/oder Polyethylenglykol und/oder Polyethylenoxid und/oder einem später erläuterten Polymerelektrolyten, sein. So kann vorteilhafterweise auch einem Wegdiffundieren von Polysulfiden entgegen gewirkt und Polysulfide besser in der Kathodenmatrix gehalten werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial einen Schwefel-Metallverbindungskomposit umfassen, welcher - insbesondere neben Schwefel - mindestens eine, insbesondere elektrisch leitende,
Metallverbindung, beispielsweise mindestens ein, insbesondere elektrisch leitendes, Metalloxid, zum Beispiel ein Oxid von Zinn und/oder Indium und/oder Tantal und/oder Niob, zum Beispiel zinndotiertes Indiumoxid und/oder mit Tantal, Niob und/oder mit Fluor dotiertes Zinnoxid, und/oder mindestens ein,
insbesondere elektrisch leitendes, Metallcarbid, zum Beispiel Titancarbid, zum Beispiel in Form von Drähten und/oder Fasern und/oder eines Netzwerkes, umfasst beziehungsweise daraus ausgebildet ist. Dabei kann beispielsweise Schwefel in die Matrix der Metallverbindung, beispielsweise in und/oder zwischen Fasern und/oder Drähten und/oder das Netzwerk, eingebettet sein. So kann vorteilhafterweise ebenfalls eine - beispielsweise verglichen mit einfachen Mischungen - verbesserte, elektrische und/oder ionische Kontaktierung sowie Schwefelausnutzung erzielt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial, insbesondere im geladenen Zustand, mindestens ein Metallsulfid, insbesondere Übergangsmetallsulfid, umfassen. Unter einem Sulfid kann beispielsweise eine chemische Verbindung verstanden werden, welche negativ geladenen Schwefel, insbesondere mindestens ein Sulfid-Anion (S2") und/oder Disulfid-Anion (S2 2") und/oder Polysulfid-Anion, umfasst. Insofern das mindestens eine Metallsulfid als alleiniges Kathodenaktivmaterial verwendet wird, kann das mindestens eine Metallsulfid insbesondere elektrochemischaktiven Schwefel, insbesondere welcher im Rahmen der elektrochemischen Reaktion der Zelle, für welche das Kathodenmaterial ausgelegt ist, elektrochemischaktiv ist, zum Beispiel mindestens ein Disulfid-Anion (S2 2") und/oder mindestens ein Polysulfidanion und/oder einen überstöchiometrischen Schwefelanteil, beispielsweise nicht direkt mit Metall verbundenen Schwefel und/oder ungebundenen Schwefel und/oder ungeladenen Schwefel und/oder Schwefel der Oxidationszahl null,
beispielsweise in dessen Kristallstruktur eingebundenen Schwefel, umfassen. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine
Kathodenaktivmaterial, zum Beispiel der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise der Schwefel- Polymer- Komposit, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, mit dem mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder dem mindestens einen anorganischen lonenleiter durchwirkt und/oder, beispielsweise auf molekularer Ebene, gemischt.
Insbesondere kann dabei das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, mit dem mindestens einen Polymerelektrolyten durchwirkt und/oder, beispielsweise auf molekularer Ebene, gemischt sein. Beispielsweise können dabei das mindestens ein Kathodenaktivmaterial, zum Beispiel der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise der Schwefel- Polymer- Komposit, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, und der mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder der mindestens einen anorganischen lonenleiter gleichmäßig verteilt vorliegen. So kann
vorteilhafterweise eine Durchwirkung beziehungsweise Durchmischung der, durch das Schwefel enthaltende Polymer gebildeten, elektrochemischen Phase und der, durch den mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder mindestens einen anorganischen lonenleiter gebildeten, ionenleitenden Phase, welche beispielsweise lediglich die an der elektrochemischen Reaktion beteiligen Alkaliionen, insbesondere Lithiumionen, leitet erzielt und auf diese Weise die ionische Anbindung der elektrochemisch aktiven Phase weiter verbessert werden.
Unter einer Mischung auf molekularer Ebene beziehungsweise einer molekularen Mischung kann insbesondere verstanden werden, dass einer oder wenige Polymerstränge des mindestens eine Polymerelektrolyten zwischen
Polymersträngen des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel angeordnet sind (siehe Figuren 1 a bis 1 c), Beispielsweise kann dabei die Anzahl der Polymerstränge des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel zu der Anzahl der Polymerstränge in einem Verhältnis von größer oder gleich 2:1 , beispielsweise in einem Verhältnis von 2:1 bis 3:1 , stehen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kathodenmaterial Partikel, welche das mindestens ein Kathodenaktivmaterial und den mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder den mindestens einen anorganischen lonenleiter, insbesondere Lithiumionenleiter, umfassen, insbesondere enthalten oder daraus ausgebildet sind. Beispielsweise kann das Kathodenmaterial Partikel umfassen, welche den Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise Schwefel- Polymer- Komposit, und den mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder den mindestens einen anorganischen lonenleiter, insbesondere Lithiumionenleiter, umfassen, insbesondere enthalten oder daraus ausgebildet sind. Insbesondere kann das Kathodenmaterial Partikel umfassen, welche das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, zum Beispiel SPAN, und den mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder den mindestens einen anorganischen lonenleiter, insbesondere Lithiumionenleiter, umfassen, insbesondere enthalten oder daraus ausgebildet sind.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist in den Partikeln das mindestens eine Kathodenaktivmaterial, zum Beispiel der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise der Schwefel- Polymer- Komposit, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, mit dem mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder dem mindestens einen anorganischen lonenleiter durchwirkt und/oder, beispielsweise auf molekularer Ebene, gemischt.
Beispielsweise können in den Partikeln das mindestens ein
Kathodenaktivmaterial, zum Beispiel der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise der Schwefel- Polymer- Komposit, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel und der mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder der mindestens einen anorganischen lonenleiter gleichmäßig verteilt vorliegen. Da die Partikel selbst ionenleitend sind, kann die lonenleitung vorteilhafterweise direkt von Partikel zu Partikel erfolgen. So kann vorteilhafterweise die ionische Kontaktierung des mindestens einen
Kathodenaktivmaterials verbessert werden. Zudem kann so vorteilhafterweise die Menge an als Kathodenmaterialbinder dienendem Polymerelektrolyten erheblich reduziert oder sogar auf einen als Kathodenmaterialbinder dienenden
Polymerelektrolyten verzichtet werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung sind daher die Partikel direkt miteinander verbunden, beispielsweise verpresst, und/oder ist das Kathodenmaterial frei von als Kathodenmaterialbinder dienendem
Polymerelektrolyten.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung sind die Partikel jedoch in mindestens einem als Kathodenmaterialbinder dienenden Polymerelektrolyten und/oder anorganischen lonenleiter, insbesondere Lithiumionenleiter, eingebunden. Dabei können der mindestens eine Polymerelektrolyt und/oder anorganischer lonenleiter, insbesondere der Partikel, und der mindestens eine als
Kathodenmaterialbinder dienende Polymerelektrolyt und/oder lonenleiter gleich oder unterschiedlich sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform bilden das mindestens eine
Kathodenaktivmaterial, zum Beispiel der Schwefel-Kohlenstoff-Komposit, beispielsweise der Schwefel-Polymer-Komposit, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, und der mindestens eine Polymerelektrolyte und/oder der mindestens eine anorganische lonenleiter, beispielsweise auf molekularer Ebene, ionenleitfähige oder ionenleitende, insbesondere lithiumionenleitfähige oder lithiumionenleitende, Kanäle und/oder ionenleitfähige oder ionenleitende, insbesondere lithiumionenleitfähige oder lithiumionenleitende, Ebenen. Durch eine Ausbildung von, beispielsweise molekularen, ionenleitfähigen oder ionenleitenden, insbesondere
lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, Kanälen und/oder Ebenen, zum Beispiel innerhalb der Partikel, kann vorteilhafterweise die ionische
Anbindung des mindestens einen Kathodenaktivmaterials optimiert werden und beispielsweise die Menge an als Kathodenmaterialbinder dienendem
Polymerelektrolyten erheblich reduziert werden.
Die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, insbesondere lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, Kanäle und/oder Ebenen können beispielsweise eine Erstreckung von zumindest einigen Nanometern, insbesondere von zumindest einigen 100 Nanometern, aufweisen. Derartige Erstreckungen können durch einfache Polymere, beispielsweise Homo-Polymere, zum Beispiel
Polyethylenoxide, oder auch durch Co-Polymere, zum Beispiel Block-Co- Polymere, erzielt werden. Die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, insbesondere lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, Kanäle und/oder Ebenen können sich insbesondere zwischen dem Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel und dem mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder dem mindestens einen anorganischen lonenleiter und/oder zwischen Polymerabschnitten des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel erstrecken.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, insbesondere lithiumionenleitfähigen oder
lithiumionenleitenden, Kanäle und/oder Ebenen durchgängig durch die Partikel hindurch und/oder bis zur äußeren Oberfläche der Partikel. So kann
vorteilhafterweise die ionische Anbindung des Kathodenaktivmaterials weiter verbessert werden und beispielsweise eine hochstromfähige lonenleitung erzielt werden.
Beispielsweise können die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, insbesondere lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, Kanäle und/oder Ebenen den, an das Polymer, insbesondere kovalent, gebundenen Schwefel und/oder daraus, insbesondere bei Entladung, gebildete Sulfide, beispielsweise Polysulfide (Sx 2") und/oder Disulfide (S2 2") und/oder Monosulfide (S2"), und/oder Alkalimetallionen, beispielsweise Lithiumionen und/oder Natriumionen, insbesondere Lithiumionen, und/oder Anionen, insbesondere des mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder des mindestens einen anorganischen lonenleiters und/oder
gegebenenfalls mindestens eines Leitsalzes, umfassen, beispielsweise enthalten und/oder aufnehmen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, insbesondere lithiumionenleitfähigen oder
lithiumionenleitenden, Kanäle entlang des Polymerrückens des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel und/oder des mindestens einen
Polymerelektrolyten.
Beispielsweise können die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, insbesondere lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, Kanäle und/oder Ebenen in einer Zone an einer Phasengrenze zwischen dem Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel und dem mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder dem mindestens einen anorganischen lonenleiter, und/oder in einer Zone zwischen Polymerabschnitten des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel ausgebildet sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, insbesondere lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, Kanäle und/oder Ebenen durch polare Bereiche des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, insbesondere durch den, insbesondere kovalent, an das Polymer gebundenen Schwefel, und polare Bereiche des mindestens einen Polymerelektrolyten gebildet. Die polaren Bereiche des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel können
insbesondere durch den, insbesondere kovalent, an das Polymer gebundenen Schwefel und beispielsweise daran koordinierte und/oder, insbesondere ionisch, gebundene Alkalimetallionen (Li+), beispielsweise Lithiumionen und/oder Natriumionen, insbesondere Lithiumionen, gebildet werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform sind in den polaren Bereichen des mindestens einen Polymerelektrolyten Alkalimetallionen, beispielsweise
Lithiumionen und/oder Natriumionen, insbesondere Lithiumionen, an eine negativ geladene Gruppe Q" und/oder eine ungeladene Gruppe Q koordiniert und/oder, insbesondere ionisch, gebunden. Dabei kann die negativ geladene Gruppe Q" und/oder die ungeladene Gruppe Q, insbesondere kovalent, gegebenenfalls über einen Spacer, an eine Polymerrücken bildende Einheit, insbesondere eine Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, angebunden sein. Insbesondere können die Alkalimetallionen, beispielsweise Lithiumionen und/oder Natriumionen, insbesondere Lithiumionen, an eine negativ geladene Gruppe Q", insbesondere ionisch, gebunden sein. So kann vorteilhafterweise eine hohe Transferzahl, beispielsweise von 1, erzielt und beispielsweise Überspannungen, zum Beispiel beim Entladen und/oder Laden, welche durch eine schlechte lonenleitfähigkeit entstehen könnten, reduziert oder vermieden werden.
Die Polymerrücken des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel und die Polymerrücken, beispielsweise die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, des mindestens einen Polymerelektrolyten können dabei insbesondere eine strukturelle Ebene bilden. Dadurch, dass das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel bereits mechanische Stabilität bereitstellen kann, kann vorteilhafterweise der mindestens eine Polymerelektrolyt einfach, beispielsweise lediglich mit ionenleitfähigen oder ionenleitenden, insbesondere lithiumionenleitfähigen und/oder lithiumionenleitenden,
Wiederholungseinheiten und/oder in Form eines Homo-Polymers, ausgestaltet werden. Dennoch ist es grundsätzlich möglich, beispielsweise um die
lonenleitung weiter zu verbessern, den mindestens einen Polymerelektrolyten in Form eines Co-Polymers, beispielsweise Block-Co-Polymers auszugestalten.
Im Rahmen einer Ausgestaltung bilden das mindestens eine
Kathodenaktivmaterial, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, und der mindestens eine Polymerelektrolyt und/oder der mindestens eine anorganische lonenleiter eine lamellare Anordnung.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden durch den, insbesondere kovalent, an das Polymer gebundenen Schwefel beziehungsweise durch polare Bereiche des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel und polare Bereiche des mindestens einen Polymerelektrolyten ionenleitfähige oder ionenleitende, insbesondere lithiumionenleitfähige oder lithiumionenleitende, lamellare Domänen gebildet.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform bilden die Polymerrücken des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel und die
Polymerrücken, beispielsweise die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, des mindestens einen Polymerelektrolyten eine strukturelle lamellare Domäne.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform sind die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, beispielsweise lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, lamellaren Domänen, zwischen strukturellen lamellaren Domänen ausgebildet sein. Beispielsweise können die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, beispielsweise lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, lamellaren Domänen und die strukturellen lamellaren Domänen alternierend angeordnet sein. Innerhalb der ionenleitfähigen oder ionenleitenden, beispielsweise
lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, Ebenen, beispielsweise innerhalb der ionenleitfähigen oder ionenleitenden, beispielsweise
lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden, lamellaren Domänen, können das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel und der mindestens eine Polymerelektrolyte beispielsweise auf molekularer Ebene gemischt sein.
Im Rahmen einer Ausgestaltung bilden das Polymer des mindestens einen Kathodenaktivmaterials und der mindestens eine Polymerelektrolyt und/oder der mindestens eine anorganische lonenleiter, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel und der mindestens eine
Polymerelektrolyt, ein bi-phasiges kontinuierliches Netzwerk. Unter einem bi-phasigen kontinuierlichen Netzwerk kann insbesondere ein
Netzwerk verstanden werden, in dem zwei Phasen, beispielsweise A und B, ausgebildet sind, die das Netzwerk jede für sich vollständig durchdringen, insbesondere so dass keine isolierten oder abgerissenen Bereiche nur einer Phase, beispielsweise A oder B, vorhanden sind.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform liegt die Wiederholungszahl der Wiederholungseinheiten des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel zu der Wiederholungszahl des mindestens einen Polymerelektrolyten in einem Verhältnis von 1,5:1 bis 6:1, beispielsweise in einem Verhältnis von 2:1 bis 5:1, zum Beispiel um etwa 3:1. So kann vorteilhafterweise eine hohe Kapazität bei ausreichender lonenleitung erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform nimmt das mindestens eine
Kathodenaktivmaterial, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, bezogen auf die Summe des, von dem mindestens einen
Kathodenaktivmaterials, insbesondere des, von dem Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, eingenommen Volumen und des, von dem mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder des, von dem mindestens einen anorganischen lonenleiter eingenommen Volumens, mehr als 50 Vol.-%, beispielsweise > 60 Vol.-%, zum Beispiel > 70 Vol.-%, ein. So kann vorteilhafterweise ebenfalls eine hohe Kapazität bei ausreichender lonenleitung erzielt werden.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung ist der mindestens eine
Polymerelektrolyt elektrisch leitfähig sein. So kann vorteilhafterweise auch die elektrische Anbindung des Kathodenaktivmaterials verbessert werden.
Das Kathodenmaterial kann beispielsweise durch Schicht- oder
Molekularschichtabscheidung und/oder durch eine Langmuir-Blodgett- Technologie, zum Beispiel bei der die elektrochemischaktive Phase und die ionenleitende Phase nacheinander, beispielsweise alternierend, gebildet werden, und/oder durch eine aus Block-Co-Polymer-Syntheseverfahren bekannte Technologie, zum Bespiel auf der Basis einer, insbesondere thermischen, aus einer Lösung oder Suspension herrührenden Phasentrennungstechnologie, und/oder durch thermische Behandlung einer Folie und Umsetzung der Folie mit dem mindestens einen Kathodenaktivmaterial, und/oder durch
Selbstorganisation, zum Beispiel in Richtung einer lamellaren Anordnung und/oder eines bikontinuierlichen Netzwerkes, und/oder durch
Kristallisationskräfte bei eine Abscheidung von mindestens zwei Phasen, hergestellt werden. Durch diese Technologien können vorteilhafterweise
Materialien mit einer Durchdringung und/oder Durchmischung von zwei oder mehr Komponenten bis hin zu einer Größenordnung von 20 nm bis 500 nm hergestellt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kathodenmaterial weiterhin mindestens ein Metallsulfid. Das mindestens eine Metallsulfid kann beispielsweise mindestens ein Übergangsmetallsulfid und/oder mindestens ein Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, insbesondere des Periodensystems, umfassen oder sein. Das mindestens eine Metallsulfid kann insbesondere, insbesondere im Rahmen der elektrochemischen Reaktion der Zelle, für welche das Kathodenmaterial ausgelegt ist, elektrochemischaktiv sein. Das mindestens eine Metallsulfid kann insbesondere mindestens ein Metall, beispielsweise mindestens ein
Übergangsmetall und/oder mindestens ein Metall der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, umfassen. Insbesondere kann das mindestens eine Metallsulfid mindestens ein Metall (Mt), beispielsweise Übergangsmetall und/oder Metall der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, aufweisen, welches (Mt) ein positiveres beziehungsweise höheres, beispielsweise ein um > 1 V positiveres beziehungsweise höheres, Standardelektrodenpotential (Mt°/Mtx+), als das Anodenaktivmaterial beziehungsweise Alkalimetall der Zelle, beispielsweise Lithium, aufweist. Beispielsweise kann das mindestens eine Metallsulfid mindestens ein Metall (Mt), beispielsweise mindestens ein
Übergangsmetall und/oder mindestens ein Metall der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, aufweisen, welches (Mt) ein Standardelektrodenpotential (Mt°/Mtx+), insbesondere gegen Standardwasserstoffelektrode (NHE), von > -2 V aufweist. Zum Beispiel kann Niob ein Standardelektrodenpotential (Nb°/Nb3+) von -1 ,099 V aufweisen und damit verglichen mit dem Standardelektrodenpotential (Li°/Li+) von Lithium von -3,0401 V gegen Standardwasserstoffelektrode (NHE) ein um 1 ,941 1 V positiveres beziehungsweise höheres Potential als eine
Lithiumanode aufweisen. Molybdän, zum Beispiel in Form von MoS3 und/oder
MoS2, kann zum Beispiel ein bis zu 2,804 V positiveres Potential als eine Lithiumanode aufweisen.
Das mindestens eine Metallsulfid kann dabei beispielsweise mindestens ein Sulfid-Anion (S2") und/oder mindestens ein Disulfid-Anion (S2 2") und/oder mindestens ein höheres Sulfid und/oder mindestens ein Polysulfidanion und/oder einen überstöchiometrischen Schwefelanteil, beispielsweise nicht direkt mit Metall verbundenen Schwefel und/oder ungebundenen Schwefel und/oder ungeladenen Schwefel und/oder Schwefel der Oxidationszahl null,
beispielsweise in dessen Kristallstruktur eingebundenen Schwefel, umfassen.
Das mindestens eine Metallsulfid kann beispielsweise zudem ein Halbleiter, beispielsweise wie Kupfer(ll)sulfid (CuS), sein. Bei der Entladung der Zelle kann vorteilhafterweise das mindestens eine Metall des mindestens einen Metallsulfids zur elementaren beziehungsweise metallischen Form reduziert werden. Insbesondere kann daher das mindestens eine Kathodenaktivmaterial im geladenen Zustand das mindestens eine
Metallsulfid umfassen. Im entladenen Zustand kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial insbesondere das mindestens eine Metall des mindestens einen Metallsulfids in metallischer Form umfassen. Durch die Reduktion des mindestens einen Metallsulfids zu einem Subsulfid und/oder mindestens einem Metall bei der Entladung kann vorteilhafterweise zum einen das mindestens eine Metall des mindestens einen Metallsulfids zur Kapazität des Kathodenmaterials und damit zur Leistungsfähigkeit der Zelle beitragen. Zum anderen kann die gebildete metallische Form des mindestens einen Metalls des mindestens einen Metallsulfids dabei zu einer verbesserten elektrischen Leitfähigkeit des
Kathodenmaterials und damit der Leistungsfähigkeit der Zelle beitragen. Im oxidierten Zustand des mindestens einen Metalls des mindestens einen
Metallsulfids kann das mindestens eine Metallsulfid gegebenenfalls die elektrische Leitfähigkeit durch halbleitende Eigenschaften erhöhen.
Von dem mindestens einen Metallsulfid, insbesondere bei einer Reduktion des mindestens einen Metalls des mindestens einen Metallsulfids, freigegebener Schwefel und gegebenenfalls daraus gebildete Sulfid-Anion/en (S2") und/oder
Polysulfide können dabei mit Anodenmaterialionen beziehungsweise
Alkalimetallionen, zum Beispiel Lithiumionen, reagieren und/oder kombinieren und beispielsweise Lithiumsulfid (Li2S), Lithiumdisulfid und/oder
Lithiumpolysulfid/e ausbilden, so dass lediglich Sulfide gebildet und
Nebenreaktionen vermieden werden können.
Zudem kann das mindestens eine Metallsulfid und/oder das mindestens eine Metall des mindestens einen Metallsulfids vorteilhafterweise die
elektrochemische Reaktion, beispielsweise beim Entladen und/oder Laden, katalytisch beschleunigen.
Insofern das mindestens eine Metallsulfid elektrochemischaktiven Schwefel, insbesondere welcher im Rahmen der elektrochemischen Reaktion der Zelle, für welche das Kathodenmaterial ausgelegt ist, elektrochemischaktiv ist, zum Beispiel mindestens ein Disulfid-Anion (S2 2") und/oder mindestens ein
Polysulfidanion und/oder einen überstöchiometrischen Schwefelanteil, beispielsweise nicht direkt mit Metall verbundenen Schwefel und/oder ungebundenen Schwefel und/oder ungeladenen Schwefel und/oder Schwefel der Oxidationszahl null, beispielsweise in dessen Kristallstruktur eingebundenen Schwefel, umfasst, kann vorteilhafterweise zusätzlich auch der elektrochemischaktive Schwefel des mindestens einen Metallsulfids zur
Kapazität des Kathodenmaterials beziehungsweise Zelle beitragen.
Beispielsweise kann das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine
Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, in dem mindestens einen Kathodenaktivmatenal und/oder in einem, insbesondere ionisch und/oder elektrisch leitfähigen beziehungsweise leitenden, Polymer, beispielsweise in dem mindestens einen Polymerelektrolyten, und/oder in einem sonstigen lonenleiter, beispielsweise in dem mindestens einen anorganischen lonenleiter, enthalten, zum Beispiel eingebunden und/oder eingebettet, sein. Insbesondere kann das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, in Kombination mit einem Kathodenaktivmatenal eingesetzt werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung ist daher das mindestens eine Metallsulfid, insbesondere das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, in dem mindestens einen Kathodenaktivmaterial, insbesondere in dem Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise in dem Schwefel- Polymer- Komposit, zum Beispiel in dem Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, zum Beispiel SPAN, enthalten, zum Beispiel eingebunden und/oder eingebettet. So kann vorteilhafterweise eine,
insbesondere gemeinsame, elektrochemischaktive Phase mit verbesserter elektrischer Leitfähigkeit und/oder einer katalytisch beschleunigten,
elektrochemischen Reaktion, beispielsweise beim Entladen und/oder Laden, erzielt werden.
Zum Beispiel kann daher das mindestens eine Kathodenaktivmaterial einen Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise einen Schwefel- Polymer- Komposit, zum Beispiel ein Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, und mindestens ein Metallsulfid, insbesondere das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, umfassen. So kann vorteilhafterweise ein Kathodenmaterial bereitgestellt werden, in dem ein Teil des Schwefels in und/oder an dem Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise dem Schwefel-Polymer-Komposit, zum Beispiel dem Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, zum Beispiel SPAN, gebunden und ein anderer Teil des Schwefels in und/oder an dem Metallsulfid gebunden ist.
Insbesondere können das mindestens eine Kathodenaktivmaterial, insbesondere der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise der Schwefel-Polymer-
Komposit, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, zum Beispiel SPAN, und das mindestens eine Metallsulfid,
beispielsweise das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, insbesondere das mindestens eine
Übergangsmetallsulfid, eine (gemeinsame) elektrochemischaktive Phase bilden. Der mindestens eine Polymerelektrolyt und/oder der mindestens eine
anorganische lonenleiter können dabei eine ionenleitende Phase bilden, beispielsweise welche neben der elektrochemischaktiven Phase vorliegen kann.
Im Rahmen einer Ausgestaltung sind das mindestens eine
Kathodenaktivmaterial, insbesondere der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, zum Beispiel der Schwefel-Polymer-Komposit, beispielsweise das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, zum Beispiel SPAN, mit dem mindestens einen Metallsulfid, insbesondere dem mindestens einen
Übergangsmetallsulfid und/oder dem mindestens einen Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, durchwirkt und/oder gemischt. Zum Beispiel können dabei das mindestens eine
Kathodenaktivmaterial, insbesondere der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise der Schwefel-Polymer-Komposit, beispielsweise das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, und das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, gleichmäßig verteilt vorliegen. Dabei können vorteilhafterweise sowohl der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise der Schwefel- Polymer- Komposit, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, zum Beispiel SPAN, als auch das darin enthaltene mindestens eine Metallsulfid, insbesondere Übergangsmetallsulfid, gleichermaßen den mindestens einen Polymerelektrolyten und/oder den mindestens einen anorganischen lonenleiter an dessen Grenzfläche berühren.
Im Rahmen einer anderen alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung ist das mindestens eine Kathodenaktivmaterial, insbesondere der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise der Schwefel- Polymer- Komposit, zum Beispiel das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, beispielsweise SPAN, von dem mindestens einen Metallsulfid, beispielsweise dem mindestens einen Übergangsmetallsulfid und/oder dem mindestens einen Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, umgeben. Beispielsweise kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial, insbesondere der Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise der Schwefel- Polymer- Komposit, zum Beispiel das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, beispielsweise SPAN, mit dem mindestens einen Metallsulfid, beispielsweise dem mindestens einen Übergangsmetallsulfid und/oder dem mindestens einen Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, beschichtet sein. So kann vorteilhafterweise die Oberflächenleitfähigkeit verbessert und gegebenenfalls einem Abdiffundieren von Polysulfiden entgegengewirkt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung macht das mindestens eine
Metallsulfid, beispielsweise das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe (in Summe), > 5 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, zum Beispiel > 25 Gew.-% bis < 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des mindestens einen Kathodenaktivmaterials, insbesondere Schwefel- Kohlenstoff- Komposits, beispielsweise Schwefel- Polymer- Komposits, zum Beispiel des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, und des mindestens einen Metallsulfids, beispielsweise des mindestens einen
Übergangsmetallsulfids und/oder des mindestens einen Metallsulfids mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, in Summe aus. Zum Beispiel kann das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine
Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, insbesondere das mindestens eine Übergangsmetallsulfid, ein einfaches Metallsulfid, wie Eisen(ll)sulfid (FeS) und/oder Kuper(ll)fsulfid (CuS), beispielsweise mit einem Schwefelatom pro Metallatom, zum Beispiel in dem alle Bindungen des Schwefels an das Metallatom gehen, und/oder ein Metallsulfid mit einer komplexeren Struktur, beispielsweise in dem pro Metallatom mehr als ein Schwefelatom gebunden ist, zum Beispiel Kupferdisulfid (CuS2) und/oder Patronit (VS4, V4+(S2 2~)2), und bei dem gegebenenfalls der Schwefel zum Teil nicht direkt mit dem Metall verbunden, sondern beispielsweise in der Kristallstruktur eingelagert, sein kann, zum Beispiel ein Metallsulfid mit einem
überstöchiometrischen Schwefelanteil, und/oder in dem mehr Metallatome als Schwefelatome enthalten sind, zum Beispiel Kupfer(l)sulfid (Cu2S) und/oder ein Metallsulfid mit einem überstöchiometrischen Metallanteil, wie Ni9S8 und/oder
Ni3S2, umfassen oder sein.
Im Rahmen einer Ausgestaltung umfasst das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, insbesondere das mindestens eine
Übergangsmetallsulfid, elektrochemischaktiven Schwefel, insbesondere welcher im Rahmen der elektrochemischen Reaktion der Zelle, für welche das
Kathodenmaterial ausgelegt ist, elektrochemischaktiv ist. Beispielsweise kann dabei das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise das mindestens eine
Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, insbesondere das mindestens eine Übergangsmetallsulfid, mindestens ein Disulfid-Anion und/oder mindestens ein Polysulfidanion und/oder einen überstöchiometrischen Schwefelanteil, zum Beispiel mit nicht direkt mit Metall verbundenem Schwefel und/oder ungebundenem Schwefel und/oder ungeladenem Schwefel und/oder Schwefel der Oxidationszahl null, beispielsweise mit in dessen Kristallstruktur eingebundenem Schwefel, aufweisen. So kann vorteilhafterweise zusätzlich auch der elektrochemischaktive Schwefel des mindestens einen Metallsulfids zur Kapazität des Kathodenmaterials beziehungsweise Zelle beitragen. Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung weist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise das mindestens eine
Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, insbesondere das mindestens eine Übergangsmetallsulfid, mehr als ein Schwefelatom pro Metallatom auf. Zum Beispiel kann das mindestens eine Metallsulfid,
beispielsweise das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, insbesondere das mindestens eine
Übergangsmetallsulfid, ein Metalldisulfid und/oder ein höheres Metallsulfid, beispielsweise ein Metalltrisulfid und/oder ein Metalltetrasulfid und/oder ein Metallpentasulfid, und/oder ein Metallsulfid mit einem überstöchiometrischen Schwefelanteil, beispielsweise mit in dessen Kristallstruktur eingebundenem Schwefel, umfassen oder sein. So kann vorteilhafterweise durch das mindestens eine Metallsulfid zusätzlicher Schwefel für die elektrochemische Reaktion und/oder zur Katalyse zur Verfügung gestellt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung weist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise das mindestens eine Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe, mehr als ein Metallatom pro Schwefelatom und/oder einen überstöchiometrischen Metallanteil auf. So kann
vorteilhafterweise eine höhere elektrische Leitfähigkeit und/oder eine katalytische Beschleunigung erzielt werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid mindestens ein Übergangsmetallsulfid. Insbesondere kann das mindestens eine Übergangsmetallsulfid ein Übergangsmetallsulfid mit elektrochemischaktivem Schwefel und/oder ein Übergangsmetallsulfid mit mehr als einem Schwefelatom pro Metallatom und/oder ein Übergangsmetallsulfid mit mehr als einem Metallatom pro Schwefelatom und/oder ein Übergangsmetallsulfid mit einem überstöchiometrischen Metallanteil umfassen oder sein. Durch Übergangsmetallsulfide kann daher vorteilhafterweise insbesondere die Kapazität des Kathodenmaterials beziehungsweise der Zelle durch elektrochemischaktivem Schwefel erhöht und/oder zusätzlicher Schwefel für die elektrochemische Reaktion und/oder zur Katalyse bereitgestellt und/oder die elektrische Leitfähigkeit erhöht werden.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid mindestens ein Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe. Das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe kann insbesondere ein Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe mit mehr als einem Schwefelatom pro Metallatom und/oder ein Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe mit mehr als einem Metallatom pro Schwefelatom und/oder ein Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe mit einem überstöchiometrischen Metallanteil umfassen oder sein. Durch Metallsulfide der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe kann daher vorteilhafterweise insbesondere die elektrische Leitfähigkeit erhöht und/oder eine katalytische Beschleunigung erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid mindestens ein Übergangsmetallsulfid und mindestens ein Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid beziehungsweise Übergangsmetallsulfid, ein Sulfid von Eisen, Kupfer, Cobalt, Nickel, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Zink, Mangan und/oder Titan.
Im Rahmen einer Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine
Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid, (mindestens) ein Eisensulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine Metallsulfid Eisendisulfid
beziehungsweise, beispielsweise das Mineral, Pyrit und/oder Marcasit (FeS2), insbesondere mit der Valenzformel: Fe2+S2 2~, und/oder Eisen(ll)sulfid (FeS) umfassen oder sein. Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid, (mindestens) ein Kupfersulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine
Metallsulfid Kupferdisulfid (CuS2) und/oder ein, insbesondere
unstöchiometrisches, Kupfersulfid, insbesondere mit einem
überstöchiometrischen Metallanteil, beispielsweise Cu9S8 und/oder Cu7S4, und/oder Kupfer(ll)sulfid (CuS) und/oder Kupfer(l)sulfid (Cu2S) umfassen oder sein. Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid, (mindestens) ein Cobaltsulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine
Metallsulfid Cobaltdisulfid beziehungsweise, beispielsweise das Mineral, Cattierit (CoS2), insbesondere mit der Valenzformel: Co2+S2 2~, und/oder ein, insbesondere unstöchiometrisches, Cobaltsulfid, insbesondere mit einem
überstöchiometrischen Schwefelanteil, beispielsweise Co3S4, und/oder mit einem überstöchiometrischen Metallanteil, beispielsweise Co9S8, und/oder
Cobaltmonosulfid (CoS) umfassen oder sein. Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid, (mindestens) ein Nickelsulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine
Metallsulfid Nickeldisulfid beziehungsweise, beispielsweise das Mineral, Vesit (NiS2) und/oder ein, insbesondere unstöchiometrisches, Nickelsulfid,
insbesondere mit einem überstöchiometrischen Metallanteil, beispielsweise Ni9S8 und/oder Ni3S2, und/oder Nickel(ll)sulfid (NiS) umfassen oder sein.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid, (mindestens) ein Vanadiumsulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine
Metallsulfid Vanadiumdisulfid (VS2) ) und/oder ein höheres Vanadiumsulfid, beispielsweise Vanadiumtrisulfid (VS3) und/oder Vanadiumtetrasulfid
beziehungsweise, beispielsweise das Mineral, Patronit (VS4), zum Beispiel mit der Valenzformel: V4+(S2 2~)2, beispielsweise mit einem vierwertig positivem Vanadium und zwei doppelt negativ geladenen S2 2"-lonen, und/oder Vanadiummonosulfid (VS) und/oder Vanadium(lll)sulfid (V2S3) und/oder
Vanadium(IV)sulfid (VS2) und/oder Vanadium(V)sulfid (V2S5) umfassen oder sein.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid,
(mindestens) ein Niobsulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine
Metallsulfid Niobdisulfid (NbS2) und/oder ein höheres Niobsulfid, beispielsweise Niobtrisulfid (NbS3) und/oder Niobtetrasulfid (NbS4) und/oder Niobpentasulfid (NbS5), und/oder Niob(lll)sulfid (Nb2S3) und/oder Niob(V)sulfid (Nb2S5) umfassen oder sein.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid,
(mindestens) ein Tantalsulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine
Metallsulfid Tantaldisulfid (TaS2) und/oder ein höheres Tantalsulfid,
beispielsweise Tantaltrisulfid (TaS3) und/oder Tantaltetrasulfid (TaS4) und/oder Tantalpentasulfid (TaS5), und/oder Tantal(lll)sulfid (Ta2S3) und/oder
Tantal(V)sulfid (Ta2S5) umfassen oder sein.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid,
(mindestens) ein Chromsulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine
Metallsulfid Chromtrisulfid (CrS3), und/oder Chrom(lll)sulfid (Cr2S3) umfassen oder sein.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid,
(mindestens) ein Molybdänsulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine Metallsulfid Molybdändiulfid (MoS2) und/oder ein höheres Molybdänsulfid, beispielsweise Molybdäntrisulfid (MoS3) und/oder Molybdäntetrasulfid (MoS4), umfassen oder sein.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid,
(mindestens) ein Wolframsulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine Metallsulfid Wolframdisulfid (WS2) und/oder ein höheres Wolframsulfid, beispielsweise Wolframpentasulfid (WS5) und/oder Wolf ramtetrasulfid (WS5) und/oder Wolframtrisulfid (WS3), umfassen oder sein. Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid, (mindestens) ein Zinksulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine
Metallsulfid Zink(ll)sulfid (ZnS) umfassen oder sein. Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid, (mindestens) ein Mangansulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine Metallsulfid Mangan(ll)sulfid (MnS) und/oder Mangan(lll)sulfid (Mn2S3) umfassen oder sein.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid, (mindestens) ein Titansulfid. Beispielsweise kann das mindestens eine
Metallsulfid Titan(IV)sulfid (TiS2) umfassen oder sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise Übergangsmetallsulfid, ein Metallmischsulfid.
Beispielsweise kann dabei das Metallmischsulfid mindestens zwei Metalle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Niob, Tantal, Molybdän und Wolfram, umfassen.
Zum Beispiel kann das mindestens eine Metallsulfid ein Metallmischsulfid der allgemeinen chemischen Formel: AB3S6 und/oder A2BS4 und/oder A4B6S8, wobei A für Nickel (Ni) und/oder Kupfer (Cu) und/oder Eisen (Fe) und/oder Mangan
(Mn) und/oder Cobalt (Co) und B für Vanadium (V) und/oder Niob (Nb) und/oder Tantal (Ta) und/oder Molybdän (Mo) und/oder Wolfram (W) steht. Beispielsweise kann das mindestens eine Metallsulfid ein Metallmischsulfid der allgemeinen chemischen Formel: AB3S6, wobei A für Nickel (Ni) und/oder Kupfer (Cu) und/oder Eisen (Fe) und/oder Mangan (Mn) und/oder Cobalt (Co) und B für Vanadium (V) und/oder Niob (Nb) und/oder Tantal (Ta) steht, zum Beispiel NiNb3S6, und/oder ein Metallmischsulfid der allgemeinen chemischen Formel: A2BS4 und/oder A4B6S8, wobei A für Kupfer (Cu) und/oder Nickel (Ni) und/oder Eisen (Fe) und B für Molybdän (Mo) und/oder Wolfram (W) steht, zum Beispiel Cu2MoS4 und/oder Cu4Mo6S8, umfassen oder sein.
Zum Beispiel kann das mindestens eine Metallsulfid, beispielsweise
Übergangsmetallsulfid, ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus FeS, FeS2, CuS, Cu2S, CuS2, Cu9S8, Cu7S4, CoS, CoS2, Co3S4, Co9S8, NiS, NiS2, Ni9S8, Ni3S2, VS, VS2, V2S3, V2S5, VS4, NbS2, NbS3, NbS4, NbS5, Nb2S3, Nb2S5,
TaS2, TaS3, TaS4, TaS5, Ta2S3, Ta2S5, Cr2S3, CrS3, MoS2, MoS3, M0S4, WS2, WS3, WS4, WS5, MnS, Mn2S3, TiS2, NiNb3S6, Cu2MoS4 und/oder Cu4Mo6S8. Insbesondere kann das mindestens eine Metallsulfid ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus FeS2, CuS2, CoS2, Co3S4, NiS2, VS2, VS4, NbS2, NbS3, NbS4, NbS5, TaS2, TaS3, TaS4, TaS5, CrS3, MoS2, MoS3, M0S4, WS2, WS3, WS4,
WS5.
Zum Beispiel kann das mindestens eine Metallsulfid, insbesondere
Übergangsmetallsulfid, ein Sulfid von Eisen, beispielsweise Eisen(ll)sulfid (FeS) und/oder Eisendisulfid (FeS2) und/oder Kupfer, beispielsweise Kupfer(ll)sulfid
(CuS) und/oder Kupferdisulfid (CuS2), und/oder Chrom, beispielsweise
Chrom(lll)sulfid (Cr2S3), und/oder Vanadium, beispielsweise Vanadium(lll)sulfid (V2S3) und/oder Vanadium(V)sulfid (V2S5) und/oder Patronit (VS4), und/oder Molybdän, beispielsweise Molybdändisulfid (MoS2) und/oder Molybdän(VI)sulfid (MoS3) umfassen oder sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine Metallsulfid beziehungsweise Metallsulfid der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe ein Sulfid von Indium, Gallium, Aluminium, Zinn, Germanium, Antimon und/oder Bismut. Insbesondere kann das mindestens eine Metallsulfid beziehungsweise Metallsulfid der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe ein Sulfid von Indium und/oder Zinn und/oder Antimon umfassen oder sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kathodenmaterial weiterhin mindestens eine elektrisch leitende Metallverbindung. Die mindestens eine elektrisch leitende Metallverbindung kann beispielsweise mindestens ein elektrisch leitendes Metalloxid und/oder mindestens ein elektrisch leitendes Metallcarbid umfassen oder sein. Zum Beispiel kann das mindestens eine elektrisch leitende Metalloxid ein, insbesondere dotiertes, Oxid von Zinn und/oder Indium und/oder Tantal und/oder Niob, beispielsweise zinndotiertes Indiumoxid und/oder mit Tantal, Niob und/oder mit Fluor dotiertes Zinnoxid, umfassen oder sein. Das mindestens eine mindestens eine elektrisch leitende Metallcarbid kann beispielsweise ein Carbid von Titant, beispielsweise Titantcarbid (TiC), umfassen oder sein.
Der mindestens eine anorganische lonenleiter kann insbesondere ein kristalliner lonenleiter sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist der mindestens eine anorganische lonenleiter einen sulfidischen lonenleiter, insbesondere einen
Lithium-Argyrodit und/oder ein sulfidisches Glas, und/oder einen lonenleiter, insbesondere ein Lithiumionenleiter, mit granatartiger Struktur, beispielsweise ein Lithium-Titanat und/oder Lithium-Zirkonat, zum Beispiel Lithium-Lanthan- Zirkonium-Granat, und/oder einen lonenleiter, insbesondere Lithiumionenleiter, des LISICON-Typs und/oder des NASICON-Typs und/oder
Lithiumphosphoroxinitrid (LIPON).
Unter einem lonenleiter mit einer granatartigen Kristallstruktur kann insbesondere ein lonenleiter verstanden werden, dessen Kristallstruktur ableitbar von der allgemeinen Granatformel ist. Die allgemeine Granatformel kann beispielsweise
A3B2[Q04]3 lauten, wobei A, B und Q für unterschiedliche Positionen im
Kristallgitter stehen und von einem oder mehreren verschiedenen Ionen beziehungsweise Elementen, besetzt sein können. Zum Beispiel kann dabei A für die dodekaedrische Position, B für die oktaedrische Position und Q für die tetraedrische Position stehen.
Ein lonenleiter des LISICON-Typs (LISICON; Englisch: Lithium Superionic Conductor) und/oder NASICON-Typs kann beispielsweise ein von der allgemeinen Formel: Li4-xMi-xM'xS4 (thio-LISICON-Typ), wobei M für Si und/oder Ge und/oder P und M' für P und/oder AI und/oder Zn und/oder Ga und/oder Sb steht, zum Beispiel Li4-xGei-xPxS4 und/oder Li4-xSii-xPxS4 mit 0,5 < x < 0,85, beispielsweise mit x = 0,75, und/oder der allgemeinen chemischen Formel: AB2(P04)3, wobei A für Li und/oder Na und B für Ti und/oder AI und/oder Zr und/oder Ge und/oder Hf steht, beispielsweise Lithium-Aluminium-Titan- Phosphat (LATP), zum Beispiel Lii+xAlxTi2-x(P04)3, ableitbarer lonenleiter sein.
Beispielsweise kann der mindestens eine anorganische lonenleiter einen sulfidischen lonenleiter, insbesondere für Lithiumionen, umfassen
beziehungsweise sein. Sulfidische lonenleiter können vorteilhafterweise eine hohe Transferzahl und Leitfähigkeit sowie geringe Kontaktübergangswiderstände aufweisen. Daher kann durch sulfidische lonenleiter vorteilhafterweise die ionische Kontaktierung des schwefelhaltigen Kathodenaktivmaterials verbessert und eine geringe Polarisationsüberspannung erzielt werden. Durch die hohen Transferzahlen können dabei zudem vorteilhafterweise - insbesondere im Fall hoher Flächenstromdichten beim Laden/Entladen - geringe
Polarisationsspannungen und damit eine hohe Leistungsfähigkeit einer damit ausgestatten Zelle erzielt werden. Darüber hinaus lösen sulfidische lonenleiter vorteilhafterweise nahezu keinen Schwefel und nahezu keine Polysulfide. Dies hat wiederum den Vorteil, dass bei einer Entladung (Reduktion) einer Zelle entstehende (Poly-)Sulfide Sx 2", welche gegebenenfalls ansonsten zur Anode, beispielsweise Lithiumanode, wandern und dort reduziert und damit der elektrochemischen Reaktion entzogen werden könnten, was auch als Shuttle- Mechanismus bezeichnet wird, besser in der Kathode zurück gehalten und auf diese Weise die Schwefelausnutzung und Zyklenstabilität verbessert werden kann.
Zudem können schwefelhaltige Kathodenmaterialien vorteilhafterweise mit sulfidischen lonenleitern chemisch kompatibel sein, wodurch eine Degradation des Kathodenmaterials minimiert und auf diese Weise die Lebensdauer der Zelle verlängert werden kann. Zudem können sulfidische lonenleiter vorteilhafterweise auf einfache Weise hergestellt werden.
Sulfidische lonenleiter können in Kombination mit einem Schwefel- Polymer- Komposit mit, beispielsweise kovalent und/oder ionisch, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel besonders vorteilhaft verwendet werden, da sie nahezu keine Schwefel- und Polysulfidlöslichkeit aufweisen und auf diese Weise einem in Lösung gehen und Wegdiffundieren von Schwefel und Polysulfiden von dem Polymer des Komposits, welches gegebenenfalls im Fall von niedermolekularen Ether-Verbindungen und/oder herkömmlichen kurzkettigen Polyethern, wie reinem Polyethylenoxid, auftreten könnte, entgegengewirkt werden kann.
Der mindestes eine sulfidische lonenleiter kann beispielsweise auf der allgemeinen chemischen Formel: (Li2S)x : (P2S5)y : Dz basieren, wobei Dz für eines oder mehrere Additive, beispielsweise LiCI und/oder LiBr und/oder Lil und/oder LiF und/oder Li2Se und/oder Li20 und/oder P2Se5 und/oder P205 und/oder Li3P04 und/oder eines oder mehrere Sulfide von Germanium, Bor, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Silizium, Arsen und/oder Niob, insbesondere Germanium, stehen, x, y und z können dabei insbesondere für
Komponentenverhältnisse stehen. Sulfidische lonenleiter können beispielsweise aus den Einzelkomponenten Li2S und P2S5 sowie gegebenenfalls D synthetisiert werden. Dabei kann die Synthese gegebenenfalls unter Schutzgas durchgeführt werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung umfasst beziehungsweise ist der mindestes eine sulfidische lonenleiter einen Lithium-Argyroditen und/oder ein sulfidisches Glas. Diese lonenleiter haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie eine hohe lonenleitfähigkeit und geringe Kontaktübergangswiderstände an den
Korngrenzen innerhalb des Materials sowie zu weiteren Komponenten, zum Beispiel dem Kathodenaktivmaterial, aufweisen können. So kann
vorteilhafterweise die Langzeitstabilität und Performance einer mit dem
Kathodenmaterial ausgestatteten Zelle weiter verbessert werden.
Unter Lithium-Argyroditen können insbesondere Verbindungen verstanden werden, welche sich von dem Mineral Argyrodit der allgemeinen chemischen Formel: Ag8GeS6 ableiten, wobei Silber (Ag) durch Lithium (Li) ersetzt ist und wobei insbesondere auch Germanium (Ge) und/oder Schwefel (S) durch andere Elemente, zum Beispiel der III., IV., V., VI. und/oder VII. Hauptgruppe, ersetzt sein können.
Beispiele für Lithium-Argyrodite sind: - Verbindungen der allgemeinen chemischen Formel:
Li7PCh6
wobei Ch für Schwefel (S) und/oder Sauerstoff (O) und/oder Selen (Se), beispielsweise Schwefel (S) und/oder Selen (Se), insbesondere Schwefel (S) - Verbindungen der allgemeinen chemischen Formel:
Li6PCh5X
wobei Ch für Schwefel (S) und/oder Sauerstoff (O) und/oder Selen (Se), beispielsweise Schwefel (S) und/oder Sauerstoff (O), insbesondere Schwefel (S), und X für Chlor (Cl) und/oder Brom (Br) und/oder lod (I) und/oder Fluor (F), beispielsweise X für Chlor (Cl) und/oder Brom (Br) und/oder lod (I), steht,
- Verbindungen der allgemeinen chemischen Formel:
wobei Ch für Schwefel (S) und/oder Sauerstoff (O) und/oder Selen (Se), beispielsweise Schwefel (S) und/oder Selen (Se), insbesondere Schwefel (S), B für Phosphor (P) und/oder Arsen (As), X für Chlor (Cl) und/oder Brom (Br) und/oder lod (I) und/oder Fluor (F), beispielsweise X für Chlor (Cl) und/oder Brom (Br) und/oder lod (I), steht und 0 < δ < 1 .
Zum Beispiel kann der mindestes eine sulfidische lonenleiter mindestens einen Lithium-Argyroditen der chemischen Formel: Li7PS6, Li7PSe6, Li6PS5CI, Li6PS5Br,
LiePSsl , Lij.gPSe-öClö, Li .gPSe-öBrg, Li -gPSe-ölö, Li -gPSee-öCIs, Li -gPSee-öBrg, Li7_ 5PSe6-5l5, Li7-5AsS6-5Br5, Li7-öAsSMlB, Li6AsS5l, Li6AsSe5l, Li6P05CI, Li6P05Br und/oder Li6P05l umfassen. Lithium-Argyrodite werden beispielsweise in den Druckschriften: Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 755-758; Z. Anorg. Allg. Chem., 2010, 636, 1920-1924; Chem. Eur. J., 2010,16,2198-2206; Chem. Eur. J.,
2010,16, 5138-5147; Chem. Eur. J., 2010,16, 8347-8354; Solid State lonics, 2012, 221 , 1 -5; Z. Anorg. Allg. Chem., 201 1 , 637, 1287-1294; und Solid State lonics, 2013, 243, 45-48 beschrieben. Insbesondere kann der Lithium-Argyrodit ein sulfidischer Lithium-Argyrodit, zum
Beispiel bei dem Ch für Schwefel (S) steht, sein.
Lithium-Argyrodite können insbesondere durch einen mechanisch-chemischen Reaktionsprozess hergestellt werden, zum Beispiel wobei Ausgangsstoffe, wie Lithiumhalogenide, beispielsweise LiCI, LiBr und/oder Lil, und/oder Lithiumchalkogenide, beispielsweise Li2S und/oder Li2Se und/oder Li20, und/oder Chalkogenide der V. Hauptgruppe, beispielsweise P2S5, P2Se5, Li3P04, insbesondere in stöchiometrischen Mengen, miteinander vermählen werden. Dies kann beispielsweise in einer Kugelmühle, insbesondere einer
Hochenergiekugelmühle, zum Beispiel mit einer Umdrehungszahl von 600 rpm, erfolgen. Insbesondere kann das Mahlen unter Schutzgasatmosphäre erfolgen.
Zum Beispiel kann der mindestes eine sulfidische lonenleiter mindestens ein sulfidisches Glas der chemischen Formel: Lii0GeP2Si2, Li2S-(GeS2)-P2S5 und/oder Li2S-P2S5 umfassen. Beispielsweise kann der mindestes eine sulfidische lonenleiter ein germaniumhaltiges, sulfidisches Glas, zum Beispiel Lii0GeP2Si2 und/oder Li2S-(GeS2)-P2S5, insbesondere Lii0GeP2Si2, umfassen. Germaniumhaltige sulfidische Lithiumionenleiter können vorteilhafterweise eine hohe Lithiumionenleitfähigkeit und chemische Stabilität aufweisen.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst beziehungsweise ist der mindestes eine sulfidische lonenleiter ein Lithium- Argyrodit. Lithium-Argyrodite zeichnen sich vorteilhafterweise durch besonders geringe Kontaktübergangswiderstände an den Korngrenzen innerhalb des Materials sowie zu weiteren Komponenten, beispielsweise dem
Kathodenaktivmaterial, aus. So kann vorteilhafterweise eine besonders gute lonenleitung an und innerhalb der Korngrenzflächen erzielt werden.
Vorteilhafterweise können Lithium-Argyrodite auch ohne einen Sinterprozess einen geringen Übergangswiderstand zwischen Körnern aufweisen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise die Herstellung des Kathodenmaterials sowie einer Zelle zu vereinfachen.
Bei einer Kombination von mindestens einem Polymerelektrolyten und mindestens einem anorganischen lonenleiter kann der mindestens eine anorganische lonenleiter, beispielsweise sulfidische lonenleiter, insbesondere die zu leitenden Ionen, beispielsweise Lithiumionen, dissoziieren und auf diese Weise bereitstellen, wobei die lonenmobilität durch den mindestens einen Polymerelektrolyten gesteigert und auf diese Weise die lonenleitfahigkeit erhöht werden kann. Beispielsweise kann der mindestens eine Polymerelektrolyt mindestens ein Polymer beziehungsweise Polymerelektrolyten, welches beziehungsweise welcher mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
Q
umfasst, und/oder mindestens ein (einfach oder mehrfach) fluoriertes, beispielsweise perfluoriertes, und/oder Lithiumsulfonat substituiertes Polymer, beispielsweise einen Perfluoropolyether und/oder ein Lithiumsulfonat substituiertes, insbesondere fluoriertes, beispielsweise perfluoriertes, Polyolefin, beispielsweise Tetrafluorethylen- Polymer, und/oder einen Lithiumsulfonat substituierten, insbesondere fluorierten, beispielsweise perfluorierten, Polyether, zum Beispiel ein Lithiumionen haltiges, zum Beispiel Lithiumionen
ausgetauschtes, Nafion, und/oder ein Lithiumsulfonat substituiertes,
insbesondere fluoriertes, beispielsweise perfluoriertes, Polyphenylen, umfassen beziehungsweise sein.
Der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer kann beispielsweise ein Homo-Polymer und/oder ein Co-Polymer, beispielsweise ein Block-Co-Polymer, gegebenenfalls ein Multi-Block-Co- Polymer, und/oder ein alternierendes Co-Polymer und/oder ein statistisches Co- Polymer, und/oder eine Polymermischung, beispielsweise aus einem oder mehreren Homo-Polymer und/oder einem oder mehreren Co-Polymeren, zum Beispiel eine Homo-Polymer-Co-Polymer-Mischung, umfassen beziehungsweise sein. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine
Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer ein
Polyalkylenoxid und/oder ein Polymer mit mindestens einer Alkylenoxid-Gruppe, insbesondere Oligo-Alkylenoxid-Gruppe. Durch Alkylenoxid- Einheiten beziehungsweise -Gruppen kann vorteilhafterweise die lonenmobilität und damit die lonenleitfähigkeit erhöht werden. Derartige Polymere sind jedoch nur ionenleitfähig, insbesondere lithiumionenleitfähig, und sollten in Kombination, beispielsweise in Mischung, mit mindestens einem Alkalimetallsalz, beispielsweise Alkalimetall- Leitsalz, insbesondere Lithiumsalz, beispielsweise Lithium- Leitsalz, verwendet werden. Beispielsweise kann der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer ein
Polyethylenoxid (PEO) und/oder ein Propylenoxid und/oder ein Polymer mit mindestens einer Ethylenoxid-Gruppe und/oder Propylenoxid-Gruppe, beispielsweise Oligo-Ethylenoxid-Gruppe und/oder Oligo-Propylenoxid-Gruppe, umfassen. Insbesondere kann der mindestens eine Polymerelektrolyt ein Polyethylenoxid und/oder ein Polymer mit mindestens einer Ethylenoxid-Gruppe, insbesondere Oligo-Ethylenoxid-Gruppe, umfassen.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform weist der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
auf.
Dabei steht-[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit. X steht dabei für einen Spacer, insbesondere einen, beispielsweise kovalent, an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- gebundenen Spacer. x steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des Spacers X. x kann insbesondere 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Dabei kann im Fall x = 1 insbesondere ein Spacer X vorhanden sein. Im Fall x = 0 kann insbesondere kein Spacer vorhanden sein. Q steht dabei für eine Gruppe, welche, insbesondere kovalent, an den Spacer X (im Fall x = 1) oder an den Polymerrücken -[A]- (im Fall x = 0) angebunden ist. Insbesondere kann die Gruppe Q über den Spacer X an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- angebunden sein. Im Falle x = 1 (Vorhandensein des Spacers) kann dabei die Gruppe Q, beispielsweise die im Folgenden erläuterte ungeladene Gruppe Q beziehungsweise positiv geladene Gruppen Q+ beziehungsweise negativ geladene Gruppe Q", insbesondere an den Spacer X angebunden sein. Im Falle x = 0 (Abwesenheit des Spacers) kann die Gruppe Q beispielsweise die im Folgenden erläuterte ungeladene Gruppe Q beziehungsweise positiv geladene Gruppen Q+ beziehungsweise negativ geladene Gruppe Q", insbesondere direkt an den Polymerrücken -[A]- angebunden sein. Derartige Polymere können vorteilhafterweise eine lonenleitfähigkeit, beispielsweise Lithiumionenleitfähigkeit, insbesondere abhängig von der Temperatur, von > 10"5 S/cm, gegebenenfalls sogar von > 10"4 S/cm, aufweisen und vorteilhafterweise sowohl als Binder, als auch als lonenleiter, beispielsweise Lithiumionenleiter, dienen. Durch die
Bindereigenschaften kann vorteilhafterweise eine erhöhte mechanische Stabilität erzielt werden. Dabei kann das Polymer beziehungsweise der Polymerelektrolyt insbesondere auch als Kathodenelektrolyt beziehungsweise Katholyt bezeichnet werden. Besonders vorteilhaft können derartige Polymere beziehungsweise Polymerelektrolyte in Alkalimetall-Schwefel-Zellen, beispielsweise Lithium-
Schwefel-Zellen und/oder Natrium-Schwefel-Zellen, insbesondere Lithium- Schwefel-Zellen, zum Beispiel mit einem Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, zum Beispiel einem Schwefel- Polymer- Komposit, insbesondere einem Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, beispielsweise einem Schwefel- Polyacrylnitril- Komposit, insbesondere SPAN, als Kathodenaktivmaterial, eingesetzt beziehungsweise verwendet werden. Durch die Anbindung der Gruppe Q, beispielsweise Q beziehungsweise Q+ beziehungsweise Q", - und gegebenenfalls des Spacers an die Polymer bildende Einheit -[A]- und damit die Lokalisierung der Gruppe Q und gegebenenfalls des Spacers X und - insbesondere durch die verglichen mit flüssigen Elektrolyten erhöhte Viskosität und/oder insbesondere durch eine, insbesondere verglichen mit Polyethylenoxid (PEO), reduzierte Polysulfidlöslichkeit des Polymers beziehungsweise
Polymerelektrolyten - können nämlich vorteilhafterweise (Poly-)Sulfide in der Nähe des Kohlenstoffs des Komposits gehalten werden und beispielsweise auf diese Weise einem in Lösung gehen und insbesondere Wegdiffundieren von
Polysulfiden von dem Kohlenstoff des Komposits, welches gegebenenfalls im Fall von niedermolekularen Ether- Verbindungen und/oder herkömmlichen kurzkettigen Polyethern, wie reinem Polyethylenoxid, auftreten könnte, entgegengewirkt und auf diese Weise eine verbesserte kalendarische Stabilität und/oder ein verbesserter Energiedichteerhalt erzielt werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine negativ geladene Gruppe Q", beispielsweise eine negativ geladene Seitengruppe Q", und ein Gegenion Z+. Insbesondere kann die negativ geladene Gruppe Q" dabei über den Spacer X an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- angebunden sein. Dabei kann die negativ geladene Gruppe Q" beispielsweise für eine Gruppe auf der Basis eines Leitsalzanions, insbesondere Lithium-Leitsalzanions, beispielsweise für eine Sulfonylimidgruppe, beispielsweise für eine
Trifluormethansulfonylimid-Gruppe (TFSI": F3C-S02-(N")-S02-) und/oder
Perfluorethansulfonylimid-Gruppe (PFSI": F5C2-S02-(N")-S02-) und/oder
Fluorsulfonylimid-Gruppe (FSI: F-S02-(N")-S02-), und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions einer ionischen Flüssigkeit (Englisch: lonic Liquid), beispielsweise für eine Pyrazolid-Gruppe oder für eine Imidazolid-Gruppe, und/oder für eine Sulfonatgruppe, beispielsweise für eine für eine (einfache) Sulfonatgruppe oder für eine Trifluormethansulfonat-Gruppe (Triflat, "S03CF2-), und/oder für eine Sulfatgruppe und/oder für eine Carboxylatgruppe und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines phosphorsäurebasierten Anions, insbesondere für eine Phosphatgruppe, und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Imids, insbesondere für eine Sulfonylimidgruppe, beispielsweise für eine Trifluormethansulfonylimid-Gruppe (TFSI": F3C-S02-(N")-S02-) und/oder
Perfluorethansulfonylimid-Gruppe (PFSI": F5C2-S02-(N")-S02-) und/oder
Fluorsulfonylimid-Gruppe (FSI: F-S02-(N")-S02-), und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Amids, insbesondere für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines sekundären Amids (-R-NHR), und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Carbonsäureamids, insbesondere für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines sekundären Carbonsäureamids (-CO-NHR), stehen. Als Gegenion von Q" kann dabei beispielsweise ein Kation Z+, insbesondere Metallkation, beispielsweise Lithiumion und/oder Natriumion, insbesondere Lithium, enthalten sein. Durch eine negativ geladene Gruppe Q" können insbesondere Alkalimetallionen, beispielsweise Lithiumionen, koordiniert beziehungsweise solvatisiert werden. Dabei kann sich - insbesondere durch die kovalente Anbindung der negativ geladenen Gruppe Q" an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- - eine hohe Transferzahl nahe 1 ergeben. Dabei kann gegebenenfalls eine erhöhte Mobilität von Alkaliionen, insbesondere
Lithiumionen, erzielt werden. Zudem kann auch so vorteilhafterweise die
Dielektrizitätskonstante erhöht werden, was einen positiven Einfluss auf die Polysulfidlöslichkeit - und zwar derart, dass die Polysulfidlöslichkeit reduziert wird - haben kann, welcher sich insbesondere bei Schwefel- Kohlenstoff- Kompositen, beispielsweise Schwefel- Polymer- und/oder -Kohlenstoffmodifikation- Kompositen, insbesondere Schwefel- Polymer- Kompositen mit, beispielsweise kovalent und/oder ionisch, insbesondere kovalent, an das Polymer des
Komposits gebundenem Schwefel, zum Beispiel Schwefel-Polyacrylnitril- Kompositen, insbesondere SPAN, besonders vorteilhaft auswirken kann. Zudem können Polymere, welche eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+, beispielsweise ein Lithiumion Li+ und/oder ein Natriumion Na+, insbesondere ein Lithiumion Li+, aufweisen, bereits durch das Gegenion Z+ eine ausreichende lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, aufweisen. Daher können Polymere, welche eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+, beispielsweise ein Lithiumion Li+ und/oder ein Natriumion Na+, insbesondere ein Lithiumion Li+, aufweisen ohne den Zusatz eines Alkalimetall- Leitsalzes, beispielsweise Lithium- Leitsalzes, verwendet werden beziehungsweise ionenleitend, insbesondere lithiumionenleitend, sein. Gegebenenfalls können Polymere, welche eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+, beispielsweise ein Lithiumion Li+, aufweisen, jedoch dennoch, beispielsweise Verringerung der Glasübergangstemperatur und/oder zur Erhöhung der lonenmobilität und/oder der lonenleitfähigkeit, insbesondere
Lithiumionenleitfähigkeit, in Kombination, beispielsweise in Mischung, mit mindestens einem Alkalimetallsalz, insbesondere Lithiumsalz, beispielsweise Lithium- Leitsalz, verwendet werden. Die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- und/oder der Spacer X kann auch dabei gegebenenfalls hinsichtlich anderer
Eigenschaften optimiert werden.
Im Rahmen einer, insbesondere alternativen oder zusätzlichen, Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine positiv geladene Gruppe Q+, beispielsweise eine positiv geladene Seitengruppe Q+, und ein Gegenion Z".
Insbesondere kann die positiv geladene Gruppe Q+ dabei über den Spacer X an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- angebunden sein. Dabei kann die positiv geladene Gruppe Q+ beispielsweise für eine Gruppe auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit (Englisch: lonic Liquid) stehen. Als Gegenion zur positiven Ladung von Q+ kann dabei insbesondere ein Gegenion
beziehungsweise Anion Z" enthalten sein. Als Gegenion Z" können zum Beispiel, beispielsweise alle gängigen, Gegenionen bekannter Leitsalze, zum Beispiel für Lithium-Zellen, eingesetzt werden. Insbesondere kann daher Z" für ein Anion, insbesondere ein Leitsalzanion, stehen. Durch eine positiv geladene Gruppe Q+ können insbesondere Anionen von Leitsalzen, insbesondere Lithium- Leitsalzanionen, koordiniert beziehungsweise solvatisiert und insbesondere die Dissoziation des Leitsalzes, insbesondere Lithium -Leitsalzes, erhöht werden. Dadurch kann wiederum ebenfalls vorteilhafterweise die Transferzahl, insbesondere durch die kovalente Anbindung der positiv geladenen Gruppe Q+ an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, und gegebenenfalls die Mobilität der
Alkaliionen, insbesondere Lithiumionen, des Leitsalzes und damit die
lonenleitfähigkeit, insbesondere die Lithiumionenleitfähigkeit, erhöht werden. Zudem kann so vorteilhafterweise auch die Dielektrizitätskonstante erhöht werden, was einen positiven Einfluss auf die Polysulfidlöslichkeit - und zwar derart, dass die Polysulfidlöslichkeit reduziert wird - haben kann, welcher sich insbesondere bei Schwefel- Kohlenstoff- Kompositen, beispielsweise Schwefel- Polymer- und/oder - Kohlenstoffmodifikation- Kompositen, insbesondere Schwefel- Polymer- Kompositen mit, beispielsweise kovalent und/oder ionisch,
insbesondere kovalent, an das Polymer des Komposits gebundenem Schwefel, zum Beispiel Schwefel-Polyacrylnitril-Kompositen, beispielsweise SPAN, besonders vorteilhaft auswirken kann. Die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- und/oder der Spacer X kann auch dabei gegebenenfalls hinsichtlich anderer Eigenschaften optimiert werden. Insbesondere können Polymere, welche eine positiv geladene Gruppe Q+ aufweisen in Kombination, beispielsweise in
Mischung, mit mindestens einem Alkalimetallsalz, beispielsweise Alkalimetall-
Leitsalz, insbesondere Lithiumsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, verwendet werden.
Im Rahmen einer, insbesondere alternativen oder zusätzlichen, Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine ungeladene Gruppe Q, beispielsweise für eine ungeladene, funktionelle Seitengruppe, welche fähig ist Alkaliionen, insbesondere Lithiumionen (Li+), zu koordinieren beziehungsweise zu
solvatisieren. Insbesondere kann die ungeladene Gruppe Q dabei über den Spacer X an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- angebunden sein. Dabei kann die ungeladene Gruppe Q beispielsweise für eine von einem
Elektrolytlösungsmittel ableitbare Gruppe stehen. Durch eine ungeladene Gruppe Q können vorteilhafterweise Alkalimetallionen, beispielsweise Lithiumionen, koordiniert beziehungsweise solvatisiert werden. So kann vorteilhafterweise die Mobilität der Alkaliionen, beispielsweise Lithiumionen, insbesondere durch das Einbringen der von einem Elektrolytlösungsmittel ableitbaren Gruppe, und damit die lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, erhöht werden. Die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- und/oder der Spacer X kann dabei gegebenenfalls hinsichtlich anderer Eigenschaften optimiert werden. Polymere, welche lediglich ungeladene Gruppen Q, und insbesondere keine gebundenen Ladungen, beispielsweise Alkaliionen, insbesondere Lithiumionen, tragen, können zunächst lediglich ionenleitfähig, beispielsweise lithiumionenleitfähig, sein und beispielsweise durch Zugabe eines Alkalimetallsalzes, beispielsweise Alkalimetall- Leitsalzes, insbesondere Lithiumsalzes, beispielsweise durch eine Mischung mit einem Alkalimetallsalz, beispielsweise Alkalimetall- Leitsalz, insbesondere Lithiumsalz, und insbesondere Solvatation des Salzes
ionenleitend, beispielsweise lithiumionenleitend, werden. Insbesondere können daher Polymere, welche eine ungeladene Gruppe Q aufweisen in Kombination, beispielsweise in Mischung, mit mindestens einem Alkalimetallsalz,
beispielsweise Alkalimetall- Leitsalz, insbesondere Lithiumsalz, beispielsweise Lithium- Leitsalz, verwendet werden.
Insgesamt kann durch die Gruppe Q, beispielsweise Q beziehungsweise Q" beziehungsweise Q+, dabei vorteilhafterweise die Dissoziation von
Alkalimetallionen, beispielsweise Lithiumionen, vom anorganischen lonenleiter und/oder gegebenenfalls von einem Leitsalz gefördert beziehungsweise die
Koordination zwischen Alkaliion, insbesondere Lithiumion, und vom
anorganischen lonenleiter und/oder gegebenenfalls von einem Leitsalz geschwächt werden. Dadurch kann vorteilhafterweise die Transferzahl und/oder die Mobilität der Ionen, beispielsweise Lithiumionen, und damit die
lonenleitfähigkeit, insbesondere die Lithiumionenleitfähigkeit, beeinflusst und/oder erhöht werden. Im Fall von Q" können sich vorteilhafterweise sehr hohe Transferzahlen erzielt werden, wodurch - insbesondere im Fall hoher
Flächenstromdichten beim Laden/Entladen - geringe Polarisationsspannungen und damit eine hohe Leistungsfähigkeit einer damit ausgestatten Zelle erzielt werden kann. Dadurch, dass die Gruppe Q direkt oder indirekt an den
Polymerrücken -[A]- angebunden ist, kann vorteilhafterweise - verglichen mit Mischungen aus analogen Polymeren und analogen, jedoch freien
beziehungsweise ungebundenen Gruppen Q - eine Lokalisierung der Gruppe Q beispielsweise Q beziehungsweise Q+ beziehungsweise Q", erzielt werden. Durch eine Lokalisierung der Gruppe Q, beispielsweise Q beziehungsweise Q+ beziehungsweise Q", kann wiederum vorteilhafterweise ein Abdiffundieren der Gruppe Q und zum Beispiel damit ansonsten gegebenenfalls einhergehende Nebenreaktionen, beispielsweise ein Aufquellen des Separators und/oder einer Anodenschutzschicht und/oder eine Degradation der Anode, welche zum
Beispiel im Fall von niedermolekulare Ether-Verbindungen, auftreten könnten, verhindert sowie die mechanische Stabilität und beispielsweise Binderfunktion verbessert werden. Darüber hinaus können derartige Polymere einen - verglichen mit Flüssigelektrolyten - äußerst geringen Dampfdruck aufweisen, was es ermöglicht, eine damit ausgestattete Zelle bei höheren Betriebstemperaturen sicher zu betreiben. Vorteilhafterweise können zudem durch den Spacer X - beispielsweise durch die Art des Spacers und/oder die Länge des Spacers - und/oder die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- - beispielsweise durch die Art der Polymerrücken bildende Einheit/en -[A]- und deren Aufbau - weitere
Eigenschaften, wie die Glasübergangstemperatur und/oder andere
Eigenschaften des Polymers beziehungsweise Polymerelektrolyten eingestellt werden. Durch den Spacer X kann dabei vorteilhafterweise insbesondere die Glasübergangstemperatur und/oder die mechanischen Eigenschaften des Polymers beziehungsweise Polymerelektrolyten eingestellt werden. Die
Polymerrücken bildende Einheit -[A]- kann dabei gegebenenfalls hinsichtlich anderer Eigenschaften, beispielsweise mechanischer Eigenschaften, optimiert werden.
Insgesamt kann so vorteilhafterweise die Herstellung und der Aufbau von Alkalimetall-Schwefel-Zellen, beispielsweise Lithium-Schwefel-Zellen und/oder Natrium-Schwefel-Zellen, im Speziellen Lithium-Schwefel-Zellen, zum Beispiel
Lithium-SPAN-Zellen, vereinfacht beziehungsweise deren Kapazitätserhalt beziehungsweise Zyklenstabilität, Lebensdauer und Sicherheit erhöht werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst
beziehungsweise ist der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer ein Co-Polymer, beispielsweise ein Block-Co-Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein alternierendes Co- Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, und/oder eine Polymermischung und/oder ein Homo-Polymer, aufweisend mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
Q
Insofern Q eine negativ geladene Gruppe Q" umfasst, kann das Polymer beziehungsweise der Polymerelektrolyt beispielsweise eine
Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
aufweisen.
Das Gegenion Z+ kann insbesondere für ein Alkaliion, beispielsweise für ein Lithiumion und/oder Natriumion, insbesondere für ein Lithiumion (Li+), stehen. Aufgrund der negativen Ladung der Gruppe Q", beispielsweise Sulfonatgruppe, kann hierbei vorteilhafterweise direkt beispielsweise Lithium (Li+) das Gegenion zur negativen Ladung der Gruppe Q" beispielsweise Sulfonatgruppe, sein und insbesondere eine lonenleitfähigkeit bereitstellen. So kann vorteilhafterweise auf ein Beimischen von Leitsalz verzichtet werden. Insbesondere kann daher Z+ für ein Lithiumion (Li+) stehen.
Die negativ geladene Gruppe Q" kann beispielsweise für eine Gruppe auf der Basis eines Leitsalzanions, insbesondere Lithium-Leitsalzanions, beispielsweise für eine Sulfonylimidgruppe, beispielsweise für eine Trifluormethansulfonylimid- Gruppe (TFSI": F3C-S02-(N")-S02-) und/oder Perfluorethansulfonylimid-Gruppe (PFSI": F5C2-S02-(N")-S02-) und/oder Fluorsulfonylimid-Gruppe (FSI: F-S02-(N S02-), und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions einer ionischen Flüssigkeit (Englisch: lonic Liquid), beispielsweise für eine Pyrazolid-Gruppe oder für eine Imidazolid-Gruppe, und/oder für eine Sulfonatgruppe, beispielsweise für eine für eine (einfache) Sulfonatgruppe oder für eine Trifluormethansulfonat- Gruppe (Triflat, "S03CF2-), und/oder für eine Sulfatgruppe und/oder für eine Carboxylatgruppe und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines
phosphorsäurebasierten Anions, insbesondere für eine Phosphatgruppe, und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Imids, insbesondere für eine Sulfonylimidgruppe, beispielsweise für eine Trifluormethansulfonylimid- Gruppe (TFSI": F3C-S02-(N")-S02-) und/oder Perfluorethansulfonylimid-Gruppe (PFSI": F5C2-S02-(N")-S02-) und/oder Fluorsulfonylimid-Gruppe (FSI: F-S02-(N S02-), und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Amids, insbesondere für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines sekundären Amids (-R-NHR), und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Carbonsäureamids, insbesondere für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines sekundären Carbonsäureamids (-CO-NHR), stehen. Durch eine negativ geladene Gruppe Q" können insbesondere Alkalimetallionen, insbesondere
Lithiumionen, koordiniert beziehungsweise solvatisiert werden. Dabei kann sich - insbesondere durch die kovalente Anbindung der negativ geladenen Gruppe Q" an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- - eine hohe Transferzahl nahe 1 ergeben. Zudem kann so vorteilhafterweise die Dielektrizitätskonstante erhöht werden, was einen positiven Einfluss auf die Polysulfidlöslichkeit - und zwar derart, dass die Polysulfidlöslichkeit reduziert wird - haben kann, was sich wie erläutert insbesondere bei Schwefel- Kohlenstoff- Kompositen, beispielsweise Schwefel- Polymer- und/oder - Kohlenstoffmodifikation- Kompositen, insbesondere Schwefel- Polymer- Kompositen mit, beispielsweise kovalent und/oder ionisch, insbesondere kovalent, an das Polymer des Komposits gebundenem Schwefel, zum Beispiel Schwefel-Polyacrylnitril-Kompositen, insbesondere SPAN, besonders vorteilhaft auswirken kann.
Im Rahmen einer speziellen Ausführungsform steht daher die negativ geladene Gruppe Q" für eine Gruppe auf der Basis eines Lithium-Leitsalzanions, insbesondere Lithium-Leitsalzanions, und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions einer ionischen Flüssigkeit und/oder für eine Sulfonatgruppe und/oder für eine Sulfatgruppe und/oder für eine Carboxylatgruppe und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines phosphorsäurebasierten Anions und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Imids und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Amids und/oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Carbonsäureamids.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht die negativ geladene Gruppe Q" für eine Sulfonylimidgruppe, insbesondere für eine Trifluormethansulfonylimid-Gruppe (F3C-S02-(N")-S02-) und/oder
Perfluorethansulfonylimid-Gruppe (F5C2-S02-(N")-S02-) und/oder
Fluorsulfonylimid-Gruppe (F-S02-(N")-S02-), insbesondere
Trifluormethansulfonylimid-Gruppe, und/oder für eine Sulfonatgruppe, insbesondere für eine (einfache) Sulfonatgruppe und/oder für eine
Trifluormethansulfonat-Gruppe, steht. Beispielsweise kann die negativ geladene Gruppe Q" für eine Trifluormethansulfonylimid-Gruppe oder
Perfluorethansulfonylimid-Gruppe oder Fluorsulfonylimid-Gruppe oder eine Sulfonatgruppe oder eine Trifluormethansulfonat-Gruppe stehen. Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung kann die negativ geladene Gruppe Q für eine
Sulfonatgruppe oder eine Sulfonylimidgruppe, insbesondere für eine
Sulfonatgruppe, stehen. Z+ kann dabei insbesondere für ein Lithiumion stehen. Durch eine Sulfonylimidgruppe oder eine Sulfonatgruppe, insbesondere
Sulfonylimidgruppe, kann vorteilhafterweise eine, vergleichsweise schwache und damit die lonenmobilität, insbesondere Lithiumionenmobilität, und
lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, erhöhende
Koordination von Kationen, insbesondere Lithiumionen, erzielt werden. Z+ kann dabei insbesondere für ein Lithiumion stehen. Insbesondere kann die negativ geladene Gruppe Q" für eine Benzolgruppe stehen, welche mit mindestens einer Gruppe auf der Basis eines Leitsalzanions, insbesondere Lithium-Leitsalzanions, insbesondere mit mindestens einer Sulfonylimidgruppe (Benzolsulfonylimidgruppe, beispielsweise Lithium- Benzolsulfonylimidgruppe), und/oder mit mindestens einer Gruppe auf der Basis eines Anions einer ionischen Flüssigkeit und/oder mit mindestens einer
Sulfonatgruppe (Benzolsulfonatgruppe, beispielsweise Lithium- Benzolsulfonatgruppe) und/oder mit mindestens einer Sulfatgruppe und/oder mit mindestens einer Carboxylatgruppe und/oder mit mindestens einer Gruppe auf der Basis eines phosphorsäurebasierten Anions, insbesondere mit mindestens einer Phosphatgruppe, und/oder mit mindestens einer Gruppe auf der Basis eines Anions eines Imids und/oder mit mindestens einer Gruppe auf der Basis eines Anions eines Amids und/oder mit mindestens einer Gruppe auf der Basis eines Anions eines Carbonsäureamids substituiert ist. Zum Beispiel kann die negativ geladene Gruppe Q" für eine Benzolgruppe stehen, welche mit mindestens einer Trifluormethansulfonylimid-Gruppe und/oder mit mindestens einer Perfluorethansulfonylimid-Gruppe und/oder mit mindestens einer
Fluorsulfonylimid-Gruppe, insbesondere mit mindestens einer
Trifluormethansulfonylimid-Gruppe, substituiert ist. Im Rahmen einer
Ausgestaltung steht Q" für eine Benzolsulfonatgruppe oder eine
Benzolsulfonimidgruppe, insbesondere eine Benzolsulfonatgruppe. Eine
Benzolgruppe ermöglicht es vorteilhafterweise eine Gruppe, beispielsweise ein Sulfonat, auf einfache Weise an unterschiedlichste Polymerrücken anzubinden. Zudem bietet eine Benzolgruppe die Möglichkeit auf einfache Weise weitere, die lonenleitfähigkeit erhöhende Substituenten, wie mehrere Gruppen,
beispielsweise Sulfonatgruppen, und/oder eine oder mehrere
Alkylenoxidgruppe/n, anzubinden. Ein Polymer mit einer, insbesondere derartig funktionalisierten, Benzolgruppe kann vorteilhafterweise durch Polymerisation der Doppelbindung eines, insbesondere derartig funktionalisierten Styrols, zum Beispiel von 4-(Styrolsulfonyl)(trifluoromethansulfonyl)imid, oder eines mit vorstehend genannten anionischen Gruppen, funktionalisierten Styrols, auf einfache Weise ausgebildet werden. Die Anknüpfung der anionischen Funktion an einen Polymerrücken kann beispielsweise auch über eine funktionielle Gruppe in para-Stellung zur anionischen Gruppe im aromatischen Kohlenstoffsechsring erfolgen. Zudem bietet ein aromatischer Kohlenstoffsechsring die Möglichkeit auf einfache Weise weitere, die lonenleitfähigkeit erhöhende Substituenten anzubinden.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht daher die negativ geladene Gruppe Q" für eine Benzolsulfonylimidgruppe, zum Beispiel eine para- und/oder ortho- und/oder meia-Benzolsulfonylimidgruppe,
beispielsweise eine para-Benzolsulfonylimidgruppe, und/oder eine
Benzolsulfonatgruppe, beispielsweise für eine Benzolsulfonatgruppe, zum Beispiel eine para- und/oder ortho- und/oder meia-Benzolsulfonatgruppe, beispielsweise eine para-Benzolsulfonatgruppe. Benzolsulfonylimidgruppen und/oder Benzolsulfonatgruppen, beispielsweise eine para-, ortho- und/oder meta- Benzolsulfonylimidgruppe und/oder para-, ortho- und/oder meia- Benzolsulfonatgruppe, insbesondere eine para-Benzolsulfonylimidgruppe und/oder eine para-Benzolsulfonatgruppe, können dabei wie vorstehend erläutert besonders vorteilhaft sein. Derartige Polymere können besonders vorteilhaft, insbesondere als
lithiumionenleitfähiger Elektrolyt, beispielsweise Festelektrolyt, in einem
Kathodenmaterial, beispielsweise mit einem Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, zum Beispiel mit einem Komposit aus einem, insbesondere elektrisch leitfähigen, Polymer und Schwefel, insbesondere mit einem Schwefel-Polyacrylnitril(PAN)- Komposit, zum Beispiel SPAN, als Kathodenaktivmaterial, zum Beispiel in einer Lithium-Schwefel-Zelle, eingesetzt beziehungsweise verwendet werden.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q" für eine Sulfonylimid-Gruppe, beispielsweise eine Benzolsulfonylimidgruppe. So kann vorteilhafterweise durch das weiche Anion eine, vergleichsweise schwache und damit die lonenmobilität, insbesondere Lithiumionenmobilität, und lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, erhöhende
Koordination von Kationen, insbesondere von Lithiumionen, erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q" für eine Sulfonatgruppe, beispielsweise eine Benzolsulfonatgruppe.
Insofern Q eine positiv geladene Gruppe Q+ umfasst, kann der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer beispielsweise eine Wiederholungseinheit der all mischen Formel: aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren, speziellen Ausführungsform steht die positiv geladene Gruppe Q+ für eine Gruppe auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit (Englisch: lonic Liquid), insbesondere für eine Pyridiniumgruppe oder eine, insbesondere quartäre, Ammoniumgruppe oder eine Imidazoliumgruppe oder eine Piperidiniumgruppe oder eine Pyrrolidiniumgruppe oder eine, insbesondere quartäre, Phosphoniumgruppe oder eine Guanidiniumgruppe oder eine Morpholiniumgruppe oder eine Uroniumgruppe oder eine
Thiouroniumgruppe. Als Gegenion Z" können zum Beispiel, beispielsweise alle gängigen, Gegenionen bekannter Lithiumsalze, insbesondere Lithium- Leitsalze eingesetzt werden. Insbesondere kann daher Z" für ein Anion, insbesondere ein Lithium- Leitsalzanion, stehen. Gruppen Q+, welche auf einem Kation einer ionischen Flüssigkeit basieren, insbesondere Pyridiniumgruppen,
Ammoniumgruppen, Imidazoliumgruppen, Piperidiniumgruppe,
Pyrrolidiniumgruppen, Phosphoniumgruppen, Guanidiniumgruppen,
Morpholiniumgruppen, Uroniumgruppen und/oder Thiouroniumgruppen, kann vorteilhaft die Dissoziation von Alkaliionen, insbesondere Lithiumionen, beispielsweise des Leitsalzes und/oder anorganischen lonenleiters, erhöht und dadurch wiederum vorteilhafterweise die Transferzahl und gegebenenfalls die Mobilität der Alkaliionen, insbesondere Lithiumionen, und damit die
lonenleitfähigkeit, insbesondere die Lithiumionenleitfähigkeit, sowie die
Dielektrizitätskonstante erhöht und damit die Polysulfidlöslichkeit reduziert werden.
Unter einer Pyridiniumgruppe kann insbesondere eine von Pyridinium ableitbare, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Gruppe verstanden werden. Unter einer Ammoniumgruppe kann insbesondere eine von Ammonium ableitbare Gruppe, insbesondere eine quartäre Ammoniumgruppe, verstanden werden. Unter einer Imidazoliumgruppe kann insbesondere eine von Imidazolium ableitbare, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Gruppe verstanden werden. Unter einer Piperidiniumgruppe kann insbesondere eine von
Piperidinium ableitbare, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Gruppe verstanden werden. Unter einer Pyrrolidiniumgruppe kann insbesondere eine von Pyrrolidinium ableitbare, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Gruppe verstanden werden. Unter einer Phosphoniumgruppe kann insbesondere eine von Phosphonium ableitbare Gruppe, insbesondere eine quartäre
Phosphoniumgruppe, verstanden werden. Unter einer Guanidiniumgruppe kann insbesondere eine von Guanidinium ableitbare, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Gruppe verstanden werden. Unter einer Morpholiniumgruppe kann insbesondere eine von Morpholinium ableitbare, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Gruppe verstanden werden. Unter einer Uroniumgruppe kann insbesondere eine von Uronium ableitbare, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Gruppe verstanden werden. Unter einer Thiouroniumgruppe kann insbesondere eine von Thiouronium ableitbare, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Gruppe verstanden werden.
Beispielsweise kann die positiv geladene Gruppe Q+ für eine Pyridiniumgruppe oder eine, insbesondere quartäre, Ammoniumgruppe oder eine
Imidazoliumgruppe oder eine Piperidiniumgruppe oder eine Pyrrolidiniumgruppe oder eine, insbesondere quartäre, Phosphoniumgruppe oder eine
Guanidiniumgruppe oder eine Morpholiniumgruppe oder eine Uroniumgruppe oder eine Thiouroniumgruppe stehen, deren Proton/en durch einen Substituenten substituiert sind.
Insbesondere kann die positiv geladene Gruppe Q+ für eine Pyridiniumgruppe oder eine, insbesondere quartäre, Ammoniumgruppe oder eine
Imidazoliumgruppe oder eine Piperidiniumgruppe oder eine Pyrrolidiniumgruppe oder eine, insbesondere quartäre, Phosphoniumgruppe stehen. Beispielsweise kann Q+ für eine, insbesondere quartäre, Ammoniumgruppe oder eine
Imidazoliumgruppe oder eine Pyridiniumgruppe stehen. So kann
vorteilhafterweise die lonenleitfähigkeit und die Dielektrizitätskonstante auf vergleichsweise einfache Weise erhöht werden kann.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Z" für ein Lithium- Leitsalzanion. So kann vorteilhafterweise eine Dissoziation eines Lithium- Leitsalzes erhöht und auf diese Weise auch die Mobilität der Lithiumionen des Lithium-Leitsalzes und damit die Lithiumionenleitfähigkeit erhöht werden.
Beispielsweise kann Z" für Perchlorat (CI04 ), Tetrafluoroborat (BF4 ),
Trifluormethansulfonat Triflat", F3CS03 "), Bisoxalatoborate (BOB",
), Hexafluorophosphat (PF6 "), Bromid (Br") oder lodid ( ) oder Chlorid (CI"), (Bis-)Trifluormethansulfonylimid (TFSI": F3C-S02-(N")-S02- D
D
F
CF3) oder Difluorooxalatoborat (DFOB": ) stehen. Diese
Anionen werden häufig als Lithium-Leitsalzanion eingesetzt. Daher können diese Anionen zur Solvatisierung von Lithium-Leitsalzen besonders vorteilhaft eingesetzt werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht daher Z" für Perchlorat und/oder Trifluormethansulfonat und/oder Tetrafluoroborat und/oder Bisoxalatoborat und/oder Hexafluorophosphat, und/oder
Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder Bis(perfluorethansulfonyl)imid und/oder Bis(fluorsulfonyl)imid, insbesondere Bis(trifluormethansulfonyl)imid, und/oder Difluorooxalatoborat ("DFOB) und/oder Bromid und/oder lodid und/oder Chlorid. Insbesondere kann Z" für Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder
Bis(perfluorethansulfonyl)imid und/oder Bis(fluorsulfonyl)imid, insbesondere Bis(trifluormethansulfonyl)imid, Trifluormethansulfonat und/oder Tetrafluoroborat und/oder Bisoxalatoborat und/oder Difluorooxalatoborat ("DFOB) und/oder Bromid und/oder lodid und/oder Chlorid stehen. So kann vorteilhafterweise eine höhere thermische Stabilität erzielt werden.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung steht Z" für
Bis(trifluormethansulfonyl)imid (TFSI": F3C-S02-(N")-S02-CF3) und/oder
Bis(perfluorethansulfonyl)imid (BETT: F5C2-S02-(N")-S02-C2F5) und/oder Bis(fluorsulfonyl)imid (FSI: F-S02-(N")-S02-F), insbesondere
Bis(trifluormethansulfonyl)imid, und/oder Trifluormethansulfonat (Triflat, S03- CF3). Durch große, weiche Anionen Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder Bis(perfluorethansulfonyl)imid und/oder Bis(fluorsulfonyl)imid und/oder
Trifluormethansulfonat, insbesondere Bis(trifluormethansulfonyl)imid (TFSI"), kann vorteilhafterweise eine, vergleichsweise schwache und damit die lonenmobilität, insbesondere Lithiumionenmobilität, und lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, erhöhende Koordination von Kationen, insbesondere Lithiumionen, erzielt und beispielsweise die Löslichkeit von Leitsalzen in dem Polymer beziehungsweise Polymerelektrolyten sowie gegebenenfalls die thermische Stabilität verbessert werden. Derartige Polymere beziehungsweise Polymerelektrolyte können besonders vorteilhaft, insbesondere als lithiumionenleitfähiger Elektrolyt, beispielsweise Festelektrolyt, in einem Kathodenmaterial, beispielsweise mit einem Schwefel- Kohlenstoff- Korn posit, zum Beispiel mit einem Komposit aus einem,
insbesondere elektrisch leitfähigen, Polymer und Schwefel, insbesondere mit einem Schwefel-Polyacrylnitril(PAN)-Komposit, zum Beispiel SPAN, als
Kathodenaktivmaterial, zum Beispiel in einer Lithium-Schwefel-Zelle, eingesetzt beziehungsweise verwendet werden.
Insofern Q eine neutrale Gruppe ist, kann der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer beispielsweise eine
Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel: aufweisen.
Durch eine ungeladene Gruppe Q können vorteilhafterweise von Leitsalzen, beispielsweise Alkalisalzen, insbesondere Lithium-Leitsalzen, die Alkaliionen, insbesondere Lithiumionen, koordiniert beziehungsweise solvatisiert und auf diese Weise die Mobilität der Alkaliionen, beispielsweise Lithiumionen, und damit die lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, des Polymers beziehungsweise Polymerelektrolyten erhöht werden. Dies kann beispielsweise durch Wahl des Spacers X begünstigt werden.
Im Rahmen einer weiteren, speziellen Ausführungsform steht die ungeladene Gruppe Q für eine, insbesondere von einem Elektrolytlösungsmittel ableitbare Gruppe, beispielsweise für eine cyclische Carbonatgruppe oder eine,
insbesondere cyclische, Lactongruppe oder eine cyclische Carbamatgruppe oder eine acyclische Carbonatgruppe oder eine acyclische Carbonsäureestergruppe oder eine acyclische Carbamatgruppe oder eine Alkylenoxidgruppe,
insbesondere Oligo-Alkylenoxidgruppe. Eine cyclische Carbonatgruppe oder Lactongruppe oder cyclische Carbamatgruppe oder acyclische Carbonatgruppe oder acyclische Carbonsäureestergruppe oder acyclische Carbamatgruppe oder Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Alkylenoxidgruppe, kann dabei vorteilhaft sein, da hierdurch vorteilhafterweise die Mobilität von Alkaliionen, beispielsweise Lithiumionen, und damit die lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, des Polymers beziehungsweise Polymerelektrolyten erhöht werden kann.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe. So kann vorteilhafterweise die Glastemperatur verringert und/oder die
Lithiumionenleitfähigkeit erhöht werden.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht die ungeladene Gruppe Q für eine cyclische Carbonatgruppe oder eine
Lactongruppe oder eine cyclische Carbamatgruppe oder eine acyclische Carbonatgruppe oder eine acyclische Carbonsäureestergruppe oder eine acyclische Carbamatgruppe. Durch die hohe Polarität dieser Gruppen können diese Gruppen vorteilhafterweise die lonendissoziation und die
Dielektrizitätskonstante des Polymers beziehungsweise Polymerelektrolyten erhöhen und damit vorteilhafterweise die Polysulfidlöslichkeit reduzieren, was insbesondere bei Schwefel-Polyacrylnitril-Kompositen, wie SPAN, besonders vorteilhaft sein kann.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht die ungeladene Gruppe Q für eine, insbesondere cyclische oder acyclische,
Carbonsäureestergruppe, beispielsweise Lactongruppe, oder eine, insbesondere cyclische oder acyclische, Carbonsäureestergruppe. Durch die hohe Polarität dieser Gruppen können diese Gruppen vorteilhafterweise die
Dielektrizitätskonstante des Polymers beziehungsweise Polymerelektrolyten erhöhen und damit vorteilhafterweise die Polysulfidlöslichkeit reduzieren, was insbesondere bei Schwefel-Polyacrylnitril-Kompositen, wie SPAN, besonders vorteilhaft sein kann.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht die, insbesondere ungeladene, Gruppe Q für eine cyclische Carbonatgruppe oder eine Lactongruppe oder eine Carbamatgruppe, insbesondere eine cyclische Carbamatgruppe oder eine acyclische Carbamatgruppe. Insbesondere kann Q dabei für eine cyclische Carbonatgruppe oder eine, insbesondere cyclische, Lactongruppe oder eine cyclische Carbamatgruppe stehen. Cyclische
Carbonatgruppen, Lactongruppen und/oder cyclische Carbamatgruppe können zur Erhöhung der lonenleitfähigkeit des Polymers insgesamt besonders vorteilhaft sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine cyclische Carbonatgruppe, beispielsweise welche einen Fünfring oder einen Sechsring oder einen Siebenring, insbesondere einen Fünfring, bildet. Im
Rahmen einer weiteren speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine Lactongruppe, beispielsweise welche einen Fünfring oder einen Sechsring oder einen Siebenring, insbesondere einen Fünfring, bildet. Im
Rahmen einer weiteren speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine cyclische Carbamatgruppe, beispielsweise welche einen Fünfring oder einen Sechsring oder einen Siebenring, insbesondere einen Fünfring, bildet. Im Rahmen einer weiteren speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine acyclische Carbonatgruppe. Im Rahmen einer weiteren speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine acyclische
Carbonsäureestergruppe. Im Rahmen einer weiteren speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht Q für eine acyclische Carbamatgruppe.
Im Rahmen einer weiteren speziellen Ausführungsform steht Q für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe, insbesondere eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe.
Derartige Polymere beziehungsweise Polymerelektrolyte können besonders vorteilhaft, insbesondere als lithiumionenleitfähiger Elektrolyt, beispielsweise Festelektrolyt, in einem Kathodenmaterial, beispielsweise mit einem Schwefel- Kohlenstoff- Korn posit, zum Beispiel mit einem Komposit aus einem,
insbesondere elektrisch leitfähigen, Polymer und Schwefel, insbesondere mit einem Schwefel-Polyacrylnitril(PAN)-Komposit, zum Beispiel SPAN, als
Kathodenaktivmaterial, zum Beispiel in einer Lithium-Schwefel-Zelle, eingesetzt beziehungsweise verwendet werden. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kathodenmaterial beziehungsweise der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer weiterhin mindestens ein Leitsalz, insbesondere Lithium-Leitsalz. So kann gegebenenfalls die lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, weiter erhöht werden. Je nach Polymer kann trotz einer hohen Transferzahl eine geringe Beimischung eines Leitsalzes, insbesondere Lithium- Leitsalzes, von Vorteil sein, um den Glaspunkt des Polymers zu verringern und damit die Gesamtmobilität der Lithiumionen im System zu erhöhen, was jedoch auf Kosten einer Reduktion der Transferzahl gehen kann. Idealerweise kann in diesem Fall ein Leitsalz, insbesondere Lithium- Leitsalz, verwendet werden, dessen Anion gut mit der Gruppe Q wechselwirkt. Zum Beispiel kann Lithiumbis(trifluormethansulfonyl)imid (LiTFSI) bei einer
Sulfonylimidgruppe eingesetzt werden. Das mindestens eine Leitsalz kann beispielsweise ein Lithium- Leitsalz oder ein
Natrium- Leitsalz, insbesondere ein Lithium-Leitsalz, sein. Als Lithium-Leitsalz können gängige Lithium-Leitsalze eingesetzt werden. Beispielsweise kann das mindestens eine Lithium- Leitsalz Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) und/oder Lithiumbis(trifluormethansulfonyl)imid (LiTFSI) und/oder Lithiumbisoxalatoborat (LiBOB) und/oder Trifluormethansulfonat (LiTriflate) und/oder Lithiumperchlorat
(LiCI04) und/oder Lithiumdifluorooxalatoborat (LiDFOB) und/oder
Lithiumtetrafluoroborat (L1 B F4) und/oder Lithiumbromid (LiBr) und/oder
Lithiumiodid (Lil) und/oder Lithiumchlorid (LiCI) umfassen oder sein. Dabei können das Anion Z" und das Anion des mindestens einen Lithium-Leitsalzes unterschiedlich oder identisch sein.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind das Anion des mindestens einen Leitsalzes, insbesondere Lithium-Leitsalzes, und Z" beziehungsweise Q" aus der gleichen Anionenklasse, beispielsweise der Sulfonylimide, zum Beispiel Trifluormethansulfonylimid und/oder
Pentafluorethansulfonylimid und/oder Fluorsulfonylimid, insbesondere
Ttrifluormethansulfonylimid, ausgewählt. So können vorteilhafterweise unerwünschte Nebenreaktionen vermieden werden und insbesondere zudem erzielt werden, dass das Anion des mindestens einen Leitsalzes und Z" beziehungsweise Q" Alkaliionen, insbesondere Lithiumionen, ähnlich, beispielsweise gleich, stark koordinieren, was sich vorteilhaft auf die
lonenmobilität auswirken kann.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt mindestens ein, insbesondere ionenleitfähiges oder
ionenleitendes, beispielsweise lithiumionenleitfahiges oder lithiumionenleitendes, Polymer, aufweisend mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel: wobei Q für eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+, insbesondere Lithiumion, steht, und/oder
wobei der Spacer X mindestens eine, gegebenenfalls weitere, negativ geladene Gruppe Q", insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, insbesondere Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit oder eine Sulfonatgruppe, beispielsweise mindestens eine Sulfonylimidgruppe und/oder mindestens eine Sulfonatgruppe, und ein Gegenion Z+, beispielsweise Alkaliion, insbesondere Lithiumion, umfasst.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt mindestens ein, insbesondere ionenleitfähiges oder ionenleitendes, beispielsweise lithiumionenleitfähiges oder lithiumionenleitendes, Polymer, aufweisend mindestens eine
Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel: wobei Q für eine positiv geladene Gruppe Q+ und ein Gegenion Z" steht, und/oder wobei der Spacer X mindestens eine, gegebenenfalls weitere, positiv geladene Gruppe Q+, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mindestens eine Ammoniumiongruppe und/oder mindestens eine Pyridiniumgruppe und/oder mindestens eine Imidazoliumgruppe und/oder mindestens eine Piperidiniumgruppe und/oder mindestens eine Pyrrolidiniumgruppe und/oder mindestens eine Phosphoniumgruppe und/oder mindestens eine Guanidiniumgruppe und/oder mindestens eine
Morpholiniumgruppe und/oder mindestens eine Uroniumgruppe und/oder mindestens eine Thiouroniumgruppe, und ein Gegenion Z", beispielsweise Leitsalzanion, insbesondere Lithium-Leitsalzanion, umfasst. Durch positiv geladene Gruppen Q+ kann vorteilhafterweise die lonendissoziation,
beispielsweise des Leitsalzes und/oder anorganischen lonenleiters, und damit die lonenleitfähigkeit erhöht werden. Derartige Polymere sind jedoch nur ionenleitfähig, insbesondere lithiumionenleitfähig, und sollten in Kombination, beispielsweise in Mischung, mit mindestens einem Leitsalz, insbesondere Lithium- Leitsalz, verwendet werden.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt mindestens ein, insbesondere ionenleitfähiges oder ionenleitendes, beispielsweise lithiumionenleitfahiges oder lithiumionenleitendes, Polymer, wobei das mindestens eine Polymer ein
Polyalkylenoxid, beispielsweise Polyethylenoxid, und/oder ein Polymer mit mindestens einer Alkylenoxid-Gruppe, beispielsweise Ethylenoxid-Gruppe, insbesondere Oligo-Alkylenoxid-Gruppe, zum Beispiel Oligo-Ethylenoxid-Gruppe, und/oder mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
umfasst,
wobei Q für eine ungeladene Gruppe Q, insbesondere für eine
Alkylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxid-Gruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxid-Gruppe, steht, und/oder
wobei der Spacer X mindestens eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxid-Gruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxid-Gruppe, umfasst, und/oder
wobei die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- eine Alkylenoxid-Einheit, zum Beispiel eine Oligo-Alkylenoxid-Einheit, insbesondere eine Ethylenoxid- Einheit, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxid- Einheit, umfasst. Dabei kann das
Kathodenmaterial insbesondere mindestens ein Leitsalz, insbesondere Lithium- Leitsalz, umfassen. Durch Alkylenoxid- Einheiten beziehungsweise -Gruppen und/oder ungeladene Gruppen Q kann vorteilhafterweise die lonenmobilität und damit die lonenleitfähigkeit erhöht werden. Derartige Polymere sind jedoch nur ionenleitfähig, insbesondere lithiumionenleitfähig, und sollten in Kombination, beispielsweise in Mischung, mit mindestens einem Leitsalz, insbesondere Lithium- Leitsalz, verwendet werden. Im Rahmen einer speziellen Ausführungsform steht Q für eine negativ geladene
Gruppe Q" und ein Gegenion Z+ und/oder für eine positiv geladene Gruppe Q+ und ein Gegenion Z". Dies hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da hierdurch die lonendissoziation erhöht und die Polysulfidlöslichkeit verringert werden kann. Besonders vorteilhaft können Wiederholungseinheiten mit einer negativ geladenen Gruppe Q" und einem Gegenion Z+ und/oder mit einer positiv geladenen Gruppe Q+ und einem Gegenion Z", in Kombination mit ungeladenen, ionenleitfähigen beziehungsweise -leitenden, Gruppen, beispielsweise
Alkylenoxidgruppen und/oder cyclischen und/oder acyclischen Carbonatgruppen und/oder cyclischen und/oder acyclischen Carbonsäureestergruppen, beispielsweise Lactongruppen und/oder cyclischen und/oder acyclischen
Carbamatgruppen, insbesondere Alkylenoxidgruppen, wie Oligo-Alkylenoxid- Gruppen und/oder Polyethern, herausgestellt, da durch die negativ
beziehungsweise positiv geladene Gruppe Q" beziehungsweise Q+ die lonendissoziation erhöht und durch die ungeladene Gruppe Q die lonenmobilität weiter erhöht werden kann, was insgesamt zu einer deutlichen Steigerung der lonenleitfähigkeit, beispielsweise Lithiumionenleitfähigkeit, führen kann.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der Spacer X mindestens eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder
ungesättigte, lineare oder verzweigte, Alkylengruppe und/oder mindestens eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, Alkylenoxidgruppe und/oder mindestens eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Phenylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Phenylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, und/oder mindestens eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Phenylengruppe, beispielsweise Oligo-Phenylengruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, und/oder mindestens eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte,
Benzylengruppe, beispielsweise Oligo-Benzylengruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, und/oder mindestens eine
Carbonylgruppe, insbesondere Ketongruppe, zum Beispiel Alkylcarbonylgruppe, und/oder mindestens eine cyclische Carbonatgruppe und/oder mindestens eine Lactongruppe und/oder mindestens eine cyclische Carbamatgruppe und/oder mindestens eine acyclische Carbonatgruppe und/oder mindestens eine acyclische Carbonsäureestergruppe und/oder mindestens eine acyclische
Carbamatgruppe und/oder mindestens einen Ethersauerstoff und/oder mindestens eine positiv geladene Gruppe, beispielsweise mindestens eine, insbesondere quartäre, Ammoniumiongruppe und/oder mindestens eine
Pyridiniumgruppe und/oder mindestens eine Imidazoliumgruppe und/oder mindestens eine Piperidiniumgruppe und/oder mindestens eine
Pyrrolidiniumgruppe und/oder mindestens eine, insbesondere quartäre,
Phosphoniumgruppe und/oder mindestens eine Guanidiniumgruppe und/oder mindestens eine Morpholiniumgruppe und/oder mindestens eine Uroniumgruppe und/oder mindestens eine Thiouroniumgruppe, und/oder mindestens eine negativ geladene Gruppe, beispielsweise mindestens eine Sulfonatgruppe und/oder
Trifluormethansulfonylimid-Gruppe, zum Beispiel mindestens eine
Lithiumsulfonatgruppe und/oder Lithium-Trifluormethansulfonylimid-Gruppe, insbesondere Lithiumbenzolsulfonatgruppe und/oder Lithium- Trifluormethansulfonylimid-Benzol-Gruppe. Dabei kann der Spacer X auch eine Kombination dieser Gruppen aufweisen. Durch einen derartigen Spacer X kann vorteilhafterweise die lonenleitfähigkeit des Polymers beziehungsweise
Polymerelektrolyten insgesamt erhöht werden, beispielsweise wobei durch den Polymerrücken hinsichtlich anderer Eigenschaften optimiert werden kann. Durch die Einführung mindestens einer - gegebenenfalls zusätzlichen - cyclischen Carbonatgruppe und/oder Lactongruppe und/oder cyclischen Carbamatgruppe und/oder acyclischen Carbonatgruppe und/oder acyclischen
Carbonsäureestergruppe und/oder acyclischen Carbamatgruppe und/oder positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise einer, insbesondere quartären, Ammoniumiongruppe und/oder einer Pyridiniumgruppe und/oder einer Imidazoliumgruppe und/oder einer Piperidiniumgruppe und/oder einer Pyrrolidiniumgruppe und/oder einer, insbesondere quartäre, Phosphoniumgruppe und/oder einer Guanidiniumgruppe und/oder einer Morpholiniumgruppe und/oder einer Uroniumgruppe und/oder einer Thiouroniumgruppe, und/oder einer negativ geladenen Gruppe, beispielsweise einer Sulfonylimidgruppe und/oder Sulfonatgruppe, in den Spacer
X kann vorteilhafterweise die lonenleitfähigkeit - insbesondere wie im
Zusammenhang mit den korrespondierenden Gruppen Q, Q+ und Q" erläutert - weiter erhöht werden. Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst der Spacer X mindestens eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, Alkylenoxidgruppe, insbesondere Oligo- Alkylenoxid-Gruppe. Dabei kann der Spacer X beispielsweise mindestens eine, beispielsweise substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, Ethylenoxid-Gruppe und/oder Propylenoxid-Gruppe, insbesondere Oligo-Ethylenoxid-Gruppe und/oder Oligo-Propylenoxid-Gruppe, umfassen. Insbesondere kann der Spacer X dabei mindestens eine,
beispielsweise substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, Ethylenoxid-Gruppe, insbesondere Oligo-Ethylenoxid- Gruppe, umfassen. So kann vorteilhafterweise die lonenmobilität erhöht werden.
Dies kann im Fall einer positiv geladenen Gruppe Q+ und/oder im Fall einer negativ geladenen Gruppe Q" besonders vorteilhaft sein, insbesondere um dissoziierte Ionen zu mobilisieren und auf diese Weise die lonenleitfähigkeit zu erhöhen.
Die mindestens eine Alkylenoxidgruppe des Spacers X kann insbesondere teilweise oder vollständig halogeniert, insbesondere fluoriert, beispielsweise perfluoriert, sein. Durch eine Halogenierung, insbesondere Fluorierung, beispielsweise Perfluorierung, kann vorteilhafterweise die Löslichkeit von Polysulfiden durch das Polymer beziehungsweise den Polymerelektrolyten, insbesondere durch Alkylenoxidgruppen, verringert werden, was bei einer Verwendung in Kombination mit einem Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise Schwefel- Polymer- und/oder -Kohlenstoffmodifikation- Komposit, insbesondere Schwefel- Polymer- Komposit mit, beispielsweise kovalent und/oder ionisch, insbesondere kovalent, an das Polymer des Komposits gebundenem Schwefel, beispielsweise einem Schwefel- Polyacrylnitril-Komposit, zum Beispiel einem SPAN-Komposit, als Kathodenmaterial besonders vorteilhaft sein kann.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst der Spacer X mindestens eine Carbonylgruppe, insbesondere mindestens eine cyclische Carbonatgruppe und/oder mindestens eine Lactongruppe und/oder mindestens eine cyclische Carbamatgruppe und/oder mindestens eine acyclische Carbonatgruppe und/oder mindestens eine acyclische Carbonsäureestergruppe und/oder mindestens eine acyclische Carbamatgruppe. Insbesondere kann der Spacer X dabei mindestens eine acyclische Carbonatgruppe umfassen. So kann vorteilhafterweise ebenfalls die lonenmobilität erhöht werden. Dies kann im Fall einer positiv geladenen Gruppe Q+ und/oder im Fall einer negativ geladenen Gruppe Q" besonders vorteilhaft sein, insbesondere um dissoziierte Ionen zu mobilisieren und auf diese Weise die lonenleitfähigkeit zu erhöhen.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst der Spacer X mindestens eine, gegebenenfalls weitere, positiv geladene Gruppe Q+, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mindestens eine
Ammoniumiongruppe und/oder mindestens eine Pyridiniumgruppe und/oder mindestens eine Imidazoliumgruppe und/oder mindestens eine
Piperidiniumgruppe und/oder mindestens eine Pyrrolidiniumgruppe und/oder mindestens eine Phosphoniumgruppe und/oder mindestens eine
Guanidiniumgruppe und/oder mindestens eine Morpholiniumgruppe und/oder mindestens eine Uroniumgruppe und/oder mindestens eine Thiouroniumgruppe. Dabei kann der Spacer X beispielsweise mindestens eine Ammoniumgruppe und/oder mindestens eine Pyridiniumgruppe und/oder mindestens eine
Imidazoliumgruppe, zum Beispiel mindestens eine Ammoniumgruppe und/oder mindestens eine Pyridiniumgruppe, und ein Gegenion Z", beispielsweise
Leitsalzanion, insbesondere Lithium-Leitsalzanion, umfassen. Die mindestens eine, gegebenenfalls weitere, positiv geladene Gruppe Q+ des Spacers kann insbesondere wie vorstehend, insbesondere im Rahmen der über den Spacer X angebundenen positiv geladenen Gruppen Q+, erläutert ausgestaltet sein. So kann vorteilhafterweise die lonendissoziation erhöht werden. Dies kann im Fall einer positiv geladenen Gruppe Q+ " und/oder im Fall einer ungeladenen Gruppe Q besonders vorteilhaft sein, insbesondere um die lonenleitfähigkeit weiter zu erhöhen und die Polysulfidlöslichkeit weiter zu reduzieren.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst der Spacer X mindestens eine, gegebenenfalls weitere, negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+, beispielsweise ein Alkaliion, beispielsweise Lithiumion und/oder Natriumion, insbesondere ein Lithiumion. Die mindestens eine, gegebenenfalls weitere, negativ geladene Gruppe Q" des Spacers kann insbesondere wie vorstehend, insbesondere im Rahmen der über den Spacer X angebundenen negativ geladenen Gruppen Q", erläutert ausgestaltet sein. Zum Beispiel kann die mindestens eine,
gegebenenfalls weitere, negativ geladene Gruppe Q" des Spacers X eine Gruppe auf der Basis eines Leitsalzanions, insbesondere eines Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit und/oder eine Sulfonatgruppe sein. Beispielsweise kann dabei der Spacer X mindestens eine
Sulfonylimidgruppe, zu Beispiel mindestens eine Trifluormethansulfonylimid- Gruppe und/oder Perfluorethansulfonylimid-Gruppe und/oder Fluorsulfonylimid- Gruppe, insbesondere mindestens eine Trifluormethansulfonylimid-Gruppe, und/oder mindestens eine Sulfonatgruppe, umfassen. So kann vorteilhafterweise die lonendissoziation erhöht werden. Dies kann im Fall einer negativ geladenen Gruppe Q" " und/oder im Fall einer ungeladenen Gruppe Q besonders vorteilhaft sein, insbesondere um die lonenleitfähigkeit weiter zu erhöhen und die
Polysulfidlöslichkeit weiter zu reduzieren.
Die mindestens eine Alkylengruppe des Spacers X kann beispielsweise eine Kettenlänge von > 1 bis < 16 Kohlenstoffatomen, insbesondere von > 1 bis < 13 Kohlenstoffatomen, zum Beispiel von > 1 bis < 4 Kohlenstoffatomen oder von > 4 bis < 8 Kohlenstoffatomen und/oder von > 9 bis < 13 Kohlenstoffatomen, aufweisen. Zum Beispiel kann dabei die Alkylengruppe des Spacers X eine gesättigte Alkylengruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: - (CH2)ai- mit 1 < a1 < 15, beispielsweise 1 < a1 < 12, zum Beispiel 1 < a1 < 3, stehen. Die mindestens eine Alkylenoxidgruppe des Spacers X kann zum Beispiel eine Ethylenoxidgruppe und/oder eine Propylenoxidgruppe sein. Insbesondere kann die mindestens eine Alkylenoxidgruppe eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxidgruppe und/oder Oligo-Propylenoxidgruppe, sein. Insbesondere kann die Alkylenoxidgruppe beziehungsweise Oligo- Alkylenoxidgruppe > 1 beziehungsweise > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise > 1 beziehungsweise > 2 bis < 4 Wiederholungseinheiten, aufweisen. Zum Beispiel kann dabei die mindestens eine Alkylenoxideinheit die allgemeine chemische Formel: -[CH2-CH2-0-]b mit 1 < b < 10, beispielsweise 1 < oder 2 < b < 4, aufweisen.
Die Anbindung der mindestens eine Alkylenoxidgruppe des Spacers X an den Polymerrücken -[A]- und die Gruppe Q, zum Beispiel die Pyridiniumgruppe, Ammoniumgruppe, Imidazoliumgruppe, Piperidiniumgruppe,
Pyrrolidiniumgruppe, Phosphoniumgruppe, Guanidiniumgruppe,
Morpholiniumgruppe, Uroniumgruppe, Thiouroniumgruppe, cyclische
Carbonatgruppe, Lactongruppe, cyclische Carbamatgruppe, acyclische
Carbonatgruppe, acyclische Carbonsäureestergruppe, acyclische
Carbamatgruppe, Sulfonylimidgruppe oder Sulfonatgruppe, kann dabei jeweils über eine, insbesondere gesättigte und/oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, Alkylengruppe, zum Beispiel Methylengruppen, und/oder
Alkoxygruppe erfolgen. Dabei kann der Spacer X beispielsweise eine Alkyl- Alkylenoxid-Alkyl-Gruppe, zum Beispiel eine Alkyl-Oligo-Alkylenoxid-Alkyl- Gruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai-[CH2-CH2- 0-]bi-(CH2)ai- mit 1 < a1 < 12, insbesondere 1 < a1 < 3, 1 < b1 < 10,
insbesondere 1 < oder 2 < b1 < 4, und 1 < a1 ' < 12, insbesondere 1 < a1 ' < 3, oder eine Alkoxy-Alkylenoxid-Alkyl-Gruppe, zum Beispiel Alkoxy-Oligo- Alkylenoxid-Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: - (CH2)a2-0-[CH2-CH2-0-]b2-(CH2)a2- mit 1 < a2 < 12, insbesondere 1 < a2 < 3, 1 < b2 < 10, insbesondere 1 < oder 2 < b2 < 4, und 1 < a2' < 12, insbesondere 1 < a2' < 3, sein.
Die mindestens eine Phenylenoxidgruppe und/oder die mindestens eine
Phenylengruppe und/oder die mindestens eine Benzylengruppe des Spacers X kann insbesondere mit einer oder mehreren Alkylseitenkette/n und/oder einer oder mehreren Alkylenoxidseitenkette/n, beispielsweise Oligo- Alkylenoxidseitenkette/n, zum Beispiel Oligo-Ethylenoxid-Seitenkette/n und/oder Oligo-Propylenoxid-Seitenkette/n, und/oder einer oder mehreren cyclischen Carbonatgruppe/n und/oder Lactongruppe/n und/oder cyclischen
Carbamatgruppe/n und/oder acyclischen Carbonatgruppe/n und/oder acyclischen
Carbonsäureestergruppe/n und/oder acyclischen Carbamatgruppe/n und/oder einer oder mehreren geladenen Gruppen, beispielsweise quartären
Ammoniumiongruppe/n und/oder Pyridiniumgruppe/n und/oder
lmidazoliumgruppe/n und/oder Piperidiniumgruppe/n und/oder
Pyrrolidiniumgruppe/n und/oder, insbesondere quartären, Phosphoniumgruppe/n und/oder Guanidiniumgruppe/n und/oder Morpholiniumgruppe/n und/oder Uroniumgruppe/n und/oder Thiouroniumgruppe/n und/oder Sulfonylimidgruppe/n und/oder Sulfonatgruppe/n, beispielsweise Lithiumsulfonatfgruppen, substituiert sein. So kann die lonenleitfähigkeit vorteilhafterweise - insbesondere wie im Zusammenhang mit den korrespondierenden Gruppen Q, Q+ und Q" erläutert - weiter erhöht werden. Beispielsweise kann der Spacer X eine oder mehrere Phenylenoxidgruppe/n und/oder Phenylengruppe/n und/oder Benzylengruppe/n umfassen. Zwischen Phenylenoxidgruppen und/oder Phenylengruppen und/oder Benzylengruppen des Spacers X kann dabei (jeweils) eine, insbesondere gesättigte und/oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte oder unhalogenierte, zum Beispiel teilweise fluorierte oder perfluorierte oder unfluorierte, Alkylengruppe und/oder Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel Oligo- Ethylenoxidgruppe und/oder Oligo-Propylenoxidgruppe, eingefügt sein.
Die Anbindung der mindestens einen Carbonylgruppe des Spacers X an den Polymerrücken -[A]- und die Gruppe Q, zum Beispiel die cyclische
Carbonatgruppe, Lactongruppe, cyclische Carbamatgruppe, acyclische
Carbonatgruppe, acyclische Carbonsäureestergruppe, acyclische
Carbamatgruppe, Pyridiniumgruppe, Ammoniumgruppe, Imidazoliumgruppe,
Piperidiniumgruppe, Pyrrolidiniumgruppe, Phosphoniumgruppe,
Guanidiniumgruppe, Morpholiniumgruppe, Uroniumgruppe, Thiouroniumgruppe, Sulfonylimidgruppe oder Sulfonatgruppe, kann dabei jeweils über eine, insbesondere gesättigte und/oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte oder unhalogenierte, zum Beispiel teilweise fluorierte oder perfluorierte oder unfluorierte, Alkylengruppe und/oder Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel Oligo-Ethylenoxidgruppe und/oder Oligo-Propylenoxidgruppe, erfolgen. Beispielsweise kann der Spacer X eine oder mehrere - beispielsweise zu Q analoge - cyclische Carbonatgruppe/n und/oder Lactongruppe/n und/oder cyclische Carbamatgruppe/n und/oder acyclische Carbonatgruppe/n und/oder acyclische Carbonsäureestergruppe/n und/oder acyclische Carbamatgruppe/n und/oder - beispielsweise zu Q+ analoge - Ammoniumiongruppe/n und/oder Pyridiniumgruppe/n und/oder lmidazoliumgruppe/n und/oder
Piperidiniumgruppe/n und/oder Pyrrolidiniumgruppe/n und/oder
Phosphoniumgruppe/n und/oder Guanidiniumgruppe/n und/oder
Morpholiniumgruppe/n und/oder Uroniumgruppe/n und/oder
Thiouroniumgruppe/n und/oder - beispielsweise zu Q" analoge - Sulfonylimidgruppe/n und/oder Sulfonatgruppe/n, zum Beispiel
Benzolsulfonylimidgruppe/n und/oder Benzolsulfonatgruppe/n, umfassen. Die Anbindung der cyclischen Carbonatgruppe, Lactongruppe, cyclischen
Carbamatgruppe, acyclischen Carbonatgruppe, acyclischen
Carbonsäureestergruppe, acyclischen Carbamatgruppe, Ammoniumiongruppe, Pyridiniumgruppe, Imidazoliumgruppe, Piperidiniumgruppe, Pyrrolidiniumgruppe,
Phosphoniumgruppe, Guanidiniumgruppe, Morpholiniumgruppe, Uroniumgruppe, Thiouroniumgruppe, Sulfonylimidgruppe beziehungsweise Sulfonatgruppe, beispielsweise Benzolsulfonylimidgruppe und/oder Benzolsulfonatgruppe, des Spacers X an den Polymerrücken -[A]- und/oder an eine weitere cyclische Carbonatgruppe, Lactongruppe, cyclische Carbamatgruppe, acyclische
Carbonatgruppe, acyclische Carbonsäureestergruppe, acyclische
Carbamatgruppe, Ammoniumiongruppe, Pyridiniumgruppe, Imidazoliumgruppe, Piperidiniumgruppe, Pyrrolidiniumgruppe, Phosphoniumgruppe,
Guanidiniumgruppe, Morpholiniumgruppe, Uroniumgruppe, Thiouroniumgruppe, Sulfonylimidgruppe beziehungsweise Sulfonatgruppe des Spacers X und/oder zwischen einer cyclischen Carbonatgruppe, Lactongruppe, cyclischen
Carbamatgruppe, acyclischen Carbonatgruppe, acyclischen
Carbonsäureestergruppe, acyclischen Carbamatgruppe, Ammoniumiongruppe, Pyridiniumgruppe, Imidazoliumgruppe, Piperidiniumgruppe, Pyrrolidiniumgruppe, Phosphoniumgruppe, Guanidiniumgruppe, Morpholiniumgruppe, Uroniumgruppe, Thiouroniumgruppe, Sulfonylimidgruppe beziehungsweise Sulfonatgruppe, beispielsweise Benzolsulfonylimidgruppe udn/oder Benzolsulfonatgruppe, des Spacers X und/oder an die, beispielsweise endständige, Gruppe Q, zum Beispiel die cyclische Carbonatgruppe, Lactongruppe, cyclische Carbamatgruppe, acyclische Carbonatgruppe, acyclische Carbonsäureestergruppe, acyclische
Carbamatgruppe, Pyridiniumgruppe, Ammoniumgruppe, Imidazoliumgruppe, Piperidiniumgruppe, Pyrrolidiniumgruppe, Phosphoniumgruppe,
Guanidiniumgruppe, Morpholiniumgruppe, Uroniumgruppe, Thiouroniumgruppe, Sulfonylimidgruppe oder Sulfonatgruppe kann dabei insbesondere (jeweils) über eine, insbesondere gesättigte und/oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte oder unhalogenierte, zum Beispiel teilweise fluorierte oder perfluorierte oder unfluorierte, Alkylengruppe und/oder Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel Oligo-Ethylenoxidgruppe und/oder Oligo-Propylenoxidgruppe, erfolgen.
Zum Beispiel kann der Spacer X ein, insbesondere gesättigter und/oder ungesättigter, linearer oder verzweigter, Alkylenspacer sein. Im Falle eines Alkylenspacers X, insbesondere im gesättigten Falle, kann die Anzahl der Kohlenstoffatome im Spacer insbesondere > 1 bis < 12, zum Beispiel von > 1 bis < 4, betragen. Beispielsweise kann der Alkylenspacer auf der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 12, insbesondere 1 < a1 < 3, basieren.
Oder der Spacer X kann zum Beispiel ein Alkylenoxidspacer, beispielsweise Oligo-Alkylenoxidspacer, zum Beispiel ein Oligo-Ethylenoxidspacer oder Oligo- Propylenoxidspacer, sein. Im Falle einer Ausführung als Oligo-Alkylenoxidspacer kann die Anzahl der Wiederholungseinheiten beispielsweise > 2 bis < 10
Wiederholungseinheiten, insbesondere > 2 bis < 4, betragen. Dabei kann die Anbindung der Alkylenoxideinheit, beispielsweise Oligo-Alkylenoxideinheit, zum Beispiel der Oligo-Ethylenoxideinheit oder Oligo-Propylenoxideinheit, an den Polymerrücken -[A]- beziehungsweise die Gruppe Q, zum Beispiel die cyclische
Carbonatgruppe, Lactongruppe, cyclische Carbamatgruppe, acyclische
Carbonatgruppe, acyclische Carbonsäureestergruppe, acyclische
Carbamatgruppe, Pyridiniumgruppe, Ammoniumgruppe, Imidazoliumgruppe, Piperidiniumgruppe, Pyrrolidiniumgruppe, Phosphoniumgruppe,
Guanidiniumgruppe, Morpholiniumgruppe, Uroniumgruppe, Thiouroniumgruppe, Sulfonylimidgruppe oder Sulfonatgruppe, insbesondere jeweils über eine, insbesondere gesättigte und/oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
Alkylengruppe, zum Beispiel Methylengruppen, erfolgen. Beispielsweise kann der Alkylenoxidspacer auf der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)a3-[CH2-CH2- 0]b3-(CH2)a3- mit 1 < b3 < 10, insbesondere 1 < b3 < 4, und 1 oder 0 < a3 < 3, beispielsweise a3 = 1 , basieren.
Oder der Spacer X kann zum Beispiel ein Spacer auf Basis von, insbesondere substituiertem oder unsubstituiertem, Phenylenoxid und/oder Phenylen und/oder Benzylen sein. Insbesondere kann dabei der Spacer mehrere
Phenylenoxideinheiten und/oder Phenyleneinheiten und/oder Benzyleneinheiten umfassen. Zwischen Phenylenoxideinheiten und/oder Oligo- Phenylenoxideinheiten und/oder Phenyleneinheiten und/oder Oligo- Phenyleneinheiten und/oder Benzyleneinheiten und/oder Oligo- Benzyleneinheiten des Spacers X kann dabei (jeweils) eine, insbesondere gesättigte und/oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte oder unhalogenierte, zum Beispiel teilweise fluorierte oder perfluorierte oder unfluorierte, Alkylengruppe und/oder Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel Oligo- Ethylenoxidgruppe und/oder Oligo-Propylenoxidgruppe, eingefügt sein. Eine
Substitution kann dabei insbesondere mit einer oder mehreren Alkylseitenkette/n und/oder einer oder mehreren Alkylenoxidseitenkette/n, beispielsweise Oligo- Alkylenoxidseitenkette/n, zum Beispiel Oligo-Ethylenoxid-Seitenkette/n und/oder Oligo-Propylenoxid-Seitenkette/n, und/oder einer oder mehreren cyclischen Carbonatgruppe/n und/oder Lactongruppe/n und/oder cyclischen
Carbamatgruppe/n und/oder acyclischen Carbonatgruppe/n und/oder acyclischen Carbonsäureestergruppe/n und/oder acyclischen Carbamatgruppe/n und/oder einer oder mehreren geladenen Gruppen, beispielsweise quartären
Ammoniumgruppe/n und/oder Pyridiniumgruppe/n und/oder Imidazoliumgruppe/n und/oder Piperidiniumgruppe/n und/oder Pyrrolidiniumgruppe/n und/oder, beispielsweise quartären, Phosphoniumgruppe/n und/oder Guanidiniumgruppe/n und/oder Morpholiniumgruppe/n und/oder Uroniumgruppe/n und/oder
Thiouroniumgruppe/n und/oder Sulfonylimidgruppe/n und/oder Sulfonatgruppe/n, beispielsweise Lithiumsulfonylimidgruppe/n und/oder Lithiumsulfonatgruppe/n, erfolgen. Oder der Spacer X kann zum Beispiel ein Carbonylspacer, beispielsweise ein Alkylen/Alkylenoxid-Carbonyl-Alkylen/Alkylenoxid-Spacer sein. Oder der Spacer X kann beispielsweise ein Ethersauerstoff (-0-) sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung ist der Spacer X ein Alkylen- und/oder Alkylenoxid-Spacer, beispielsweise ein Alkylen- und/oder Oligo- Alkylenoxid-Spacer, zum Beispiel ein Etyhlenoxid- und/oder Oligo-Ethylenoxid- Spacer.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform steht -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit, welche (zumindest) eine Alkylenoxid- Einheit, insbesondere Ethylenoxid- Einheit (PEO) und/oder Propylenoxid-Einheit, beispielsweise Oligo- Alkylenoxid- Einheit, zum Beispiel Oligo- Ethylenoxid- Einheit und/oder Oligo-
Propylenoxid- Einheit, und/oder eine, eine Carbonatgruppe, insbesondere eine organische Carbonatgruppe, umfassende Einheit und/oder eine Siloxan- Einheit und/oder eine Phosphazen- Einheit und/oder eine Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine Methacrylat- Einheit und/oder eine Phenylen-Einheit und/oder eine Phenylenoxid- Einheit und/oder eine Benzylen- Einheit und/oder eine Alkylen-
Einheit umfasst.
Beispielsweise kann -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit stehen, welche einen Polyether, insbesondere Polyethylenoxid (PEO) und/oder Polypropylenoxid, und/oder polymerisierte, insbesondere organische,
Carbonatgruppe/n umfassende Wiederholungseinheiten, beispielsweise ein Polycarbonat und/oder ein Polymer aus Polymerrücken bildenden
Struktureinheiten mit Carbonatgruppen enthaltenden Seitengruppen, und/oder ein Polysiloxan und/oder ein Polyphosphazen und/oder ein
Poly(methyl) methacrylat und/oder ein Polymethacrylat und/oder ein
Polyphenylen, beispielsweise ein para-Polyphenylen, und/oder ein
Polyphenylenoxid und/oder ein Polybenzylen und/oder ein Polyolefin, beispielsweise Polypropylen und/oder Polyethylen, umfasst und/oder bildet. Zum Beispiel kann -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit stehen, welche auf einem Polyether, insbesondere Polyethylenoxid (PEO) und/oder Polypropylenoxid, und/oder einer polymerisierten, insbesondere organische, Carbonatgruppe/n, umfassenden Wiederholungseinheiten und/oder einem Polysiloxan und/oder einem Polyphosphazen und/oder einem
Poly(methyl)methacrylat und/oder einem Polymethacrylat und/oder einem Polyphenylen, beispielsweise eine para-Polyphenylen, und/oder einem
Polyphenylenoxid und/oder einem Polybenzylen und/oder einem Polyolefin, beispielsweise Polypropylen und/oder Polyethylen, basiert.
Im Rahmen einer speziellen Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Siloxan. So kann vorteilhafterweise eine geringe Glasübergangstemperatur des Polymers und damit eine hohe lonenleitfähigkeit erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren, insbesondere alternativen oder zusätzlichen, speziellen Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-
(zumindest) eine Phosphazen- Einheit. So kann vorteilhafterweise ebenfalls eine geringe Glasübergangstemperatur des Polymers und damit eine hohe lonenleitfähigkeit erzielt werden. Im Rahmen einer weiteren, insbesondere alternativen oder zusätzlichen, speziellen Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine Methacrylat- Einheit. Diese können vorteilhafterweise synthetisch einfacher zugänglich als
Phosphazene sein.
Im Rahmen einer weiteren, insbesondere alternativen oder zusätzlichen, speziellen Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Phenylen-Einheit. Insbesondere kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine para-Phenylen-Einheit umfassen. So kann vorteilhafterweise zusätzlich eine elektrische Leitfähigkeit erzielt werden. Zudem können Phenylen- Einheiten beziehungsweise Polyphenylene auf einfache Weise einfach oder mehrfach substituiert, beispielsweise sulfoniert, werden.
Insbesondere sind auch Mehrfachsulfonierungen der Phenyleneinheit und/oder des daraus ausgebildeten Polyphenyl-Polymerrückens möglich. Beispielsweise kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Phenylenoxid- Einheit umfassen. Über den Sauerstoff können vorteilhafterweise auf einfache Weise - gegebenenfalls über einen Spacer X - Gruppen Q, Q+ und/oder Q" angebunden werden. Beispielsweise kann die Polymerrücken bildende Einheit - [A]- eine mindestens einfach sulfonierte, beispielsweise mehrfach sulfonierte, Phenylen- Einheit umfassen oder sein. Zum Beispiel kann das Polymer beziehungsweise der Polyelektrolyt ein Sulfonatgruppen, insbesondere
Lithiumsulfonatgruppen, substituiertes Polyphenylen, beispielsweise para- Polyphenylen, beispielsweise welches mindestens eine Phenylen- Wiederholungseinheit umfasst, die mindestens einfach mit einer Sulfonatgruppe, insbesondere Lithiumsulfonatgruppe, beispielsweise mit mehreren
Sulfonatgruppen, insbesondere Lithiumsulfonatgruppen, substituiert ist, umfassen oder sein. Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen, da so die Anzahl der anionischen Einheiten und damit Lithiumionen-Ladungsträger pro
Phenyleneinheit erhöht werden kann. Neben der Sulfonatgruppen substituierten Phenylen- Einheit kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise in Form eines Polyphenylens, noch eine oder mehrere andere Phenylen- Einheiten, beispielsweise eine unsubstituierte Phenylen-Einheit und/oder eine einfach oder mehrfach mit jeweils einer Gruppe Q, beispielsweise Q+
beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, und einem Spacer X, insbesondere Xx, substituierte Phenylen-Einheit, umfassen.
Im Rahmen einer weiteren, insbesondere alternativen oder zusätzlichen, speziellen Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Benzylen- Einheit.
Im Rahmen einer weiteren, insbesondere alternativen oder zusätzlichen, speziellen Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Alkylen- Einheit.
Im Rahmen einer weiteren, insbesondere alternativen oder zusätzlichen, speziellen Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Alkylenoxid- Einheit, insbesondere Ethylenoxid- Einheit (PEO) und/oder Propylenoxid- Einheit, beispielsweise Oligo- Alkylenoxid- Einheit, zum Beispiel Oligo-Ethylenoxid-Einheit und/oder Oligo-Propylenoxid- Einheit, insbesondere Oligo-Ethylenoxid- Einheit. So kann vorteilhafterweise die lonenmobilität und damit die lonenleitfähigkeit erhöht werden.
Im Rahmen einer weiteren, insbesondere alternativen oder zusätzlichen, speziellen Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-
(zumindest) eine, eine Carbonatgruppe, insbesondere eine organische
Carbonatgruppe, umfassende Einheit. So kann vorteilhafterweise die Polarität des Polymerrückens erhöht werden und damit die Polysulfidlöslichkeit positiv beeinflusst, insbesondere reduziert, werden kann. Polymerisierte, insbesondere organische, Carbonatgruppen umfassende Wiederholungseinheiten können beispielsweise ein Polycarbonat, das heißt einen Polyester dessen
Polymerrücken, beispielsweise mittels Kondensationsreaktion verknüpfte, insbesondere veresterte, Carbonatgruppen umfasst, bilden. Alternativ oder zusätzlich dazu können polymerisierte, insbesondere organische,
Carbonatgruppen umfassende Wiederholungseinheiten jedoch auch ein Polymer aus Polymerrücken bildenden Struktureinheiten mit, insbesondere organische, Carbonatgruppen enthaltenden Seitengruppen bilden. Durch die
Carbonatgruppen enthaltenden Seitengruppen kann dabei vorteilhafterweise die lonenleitfähigkeit des Polymers insgesamt erhöht werden. Der ausgebildete Polymerrücken kann dabei selbst Carbonatgruppen umfassen, beispielsweise ein
Polycarbonat, sein oder auch Carbonatgruppen frei, insbesondere kein
Polycarbonat, sein. Beispielsweise kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- eine Einheit mit einer Polymerrücken bildenden Struktureinheit und mit einer, eine Carbonatgruppe enthaltenden Seitengruppe umfassen. Dabei kann die, die Carbonatgruppe enthaltende Seitengruppe zum Beispiel an ein Atom der
Polymerrücken bildenden Struktureinheit angebunden sein. Beispielsweise kann die, die Carbonatgruppe enthaltende Seitengruppe jedoch auch cyclisch, beispielsweise in Form eines Fünfrings oder Sechsrings oder Siebenrings, insbesondere Fünfrings, an die Polymerrücken bildende Struktureinheit, insbesondere an zwei Atome der Polymerrücken bildenden Struktureinheit, angebunden sein. Insbesondere kann dabei eine Carbonatgruppe eine cyclisch an die Polymerrücken bildende Struktureinheit angebundene Seitengruppe bilden. Beispielsweise kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- eine Einheit mit einer Polymerrücken bildenden Struktureinheit und mit einer Carbonatgruppe umfassen, wobei die Carbonatgruppe eine, an die Polymerrücken bildende Struktureinheit cyclisch angebundene Seitengruppe bildet. Zum Beispiel kann dabei die Carbonatgruppe über zwei Sauerstoffatome an zwei Atome der Polymerrücken bildenden Struktureinheit angebunden sein und beispielsweise (zusammen mit Atomen der Polymerrücken bildenden Struktureinheit) einen Fünfring oder Sechsring oder Siebenring, insbesondere Fünfring, bilden.
Die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- kann sowohl monofunktionalisiert als auch polyfunktionalisiert, beispielsweise bifunktionalisiert, trifunktionalisiert oder tetrafunktionalisiert, mit der über den Spacer X angebundenen Gruppe Q sein. Dabei kann unter einer polyfunktionalisierten Polymerrücken bildende Einheit - [A]- insbesondere eine Polymerrücken bildende Einheit -[A]- verstanden werden, welche mit mindestens zwei Gruppen Q, beispielsweise Q+ und/oder Q" und/oder Q, funktionalisiert ist, insbesondere wobei jeweils eine Gruppe Q, beispielsweise Q+ beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, - gegebenenfalls über einen Spacer X, insbesondere Xx, - an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- angebunden ist.
Im Folgenden werden beispielhaft einige allgemeine chemische Formeln vorgestellt, auf weichen die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q):
X
Q
- und beispielsweise auch die später erläuterten Polymerrücken bildenden Einheiten -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[Av]-, -[Av]-, -[AVi]-, -[AVn]-, -[AVin]-, -[Ax]-, -[AJ-, - [AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ- und speziellen Wiederholungseinheiten - basieren kann. Im Fall einer Darstellung einer
Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- kann xq dabei (jeweils) für eine
Anbindungsstelle stehen, an welcher die beziehungsweise (jeweils) eine Gruppe Q, beispielsweise über einen Spacer X, insbesondere Xx, (im Fall x = 0 indirekt über den Spacer oder im Fall x = 0 direkt) an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- angebunden ist. Im Fall einer Darstellung einer Wiederholungseinheit ([A]-X- Q) kann xq für XQ, also den beziehungsweise (jeweils) einen Spacer X, insbesondere Xx, und die beziehungsweise (jeweils) eine Gruppe Q,
beispielsweise Q+ beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, stehen.
Zum Beispiel kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) eine Alkylenoxid-Einheit, beispielsweise
Ethylenoxid- Einheit, der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder eine oder Propylenoxid-Wiederholungseinheit der all emeinen chemischen Formel:
umfassen beziehungsweise sein.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) eine Wiederholungseinheit mit einer Polymerrücken bildenden Struktureinheit und mit einer, an die Polymerrücken bildende Struktureinheit cyclisch angebundenen Carbonatgruppe der allgemeinen chemischen Formel: o
umfassen beziehungsweise sein.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) eine Siloxan- Einheit der allgemeinen chemischen Formel: umfassen beziehungsweise sein, insbesondere wobei R für eine Alkylgruppe, beispielsweise für eine Methyl-, Ethyl- und/oder Propyl-Gruppe, zum Beispiel eine Methylgruppe, steht. Zum Beispiel kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) eine Siloxan- Einheit der allgemeinen chemischen Formel: umfassen beziehungsweise sein.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) eine Phosphazen-Einheit der all emeinen chemischen Formel:
und/oder
umfassen beziehungsweise sein, insbesondere wobei R' für Wasserstoff oder (vorzugsweise) für eine Alkylgruppe, beispielsweise für eine Methyl-, Ethyl- und/oder Propyl-Gruppe, zum Beispiel eine Methylgruppe, steht. Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) eine Methylmethacrylat- Einheit der allgemeinen chemischen Formel:
umfassen beziehungsweise sein.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) eine Methacrylat-Einheit der allgemeinen chemischen Formel:
umfassen beziehungsweise sein.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) eine Phenylen-Einheit der allgemeinen chemischen Formel:
beispielsweise umfassen beziehungsweise sein.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) eine Etyhlen- Einheit der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder eine Propylen-Einheit der allgemeinen chemischen
F
umfassen beziehungsweise sein.
Beispielsweise kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, (zumindest) eine Einheit mit einer Polymerrücken bildenden Struktureinheit und mit einer, eine Carbonatgruppe enthaltenden Seitengruppe umfassen. So kann
vorteilhafterweise die lonenleitfähigkeit des Polymers insgesamt erhöht werden. Dabei kann die, die Carbonatgruppe enthaltende Seitengruppe zum Beispiel an ein Atom der Polymerrücken bildenden Struktureinheit angebunden sein. Zum Beispiel kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, (zumindest) eine Einheit mit einer Polymerrücken bildenden Struktureinheit und einer Carbonatgruppe sein, welche eine, an die Polymerrücken bildende Struktureinheit cyclisch angebundene Seitengruppe bildet. Beispielsweise kann dabei die
Carbonatgruppe über zwei Sauerstoffatome an zwei Atome der Polymerrücken bildenden Struktureinheit angebunden sein und beispielsweise (zusammen mit der Polymerrücken bildenden Struktureinheit) einen Fünfring oder Sechsring oder Siebenring, insbesondere Fünfring, bilden.
Im Rahmen einer speziellen Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Siloxan- Einheit und/oder eine
Phosphazen- Einheit und/oder eine Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine Methacrylat- Einheit und/oder eine Phenylen- Einheit, insbesondere eine para- Phenylen- Einheit. Insbesondere kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Siloxan- Einheit und/oder eine Phosphazen- Einheit und/oder eine Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine Methacrylat- Einheit umfassen. Im
Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine
Methacrylat- Einheit und/oder eine Siloxan- Einheit. Durch Phosphazene und/oder Siloxane kann vorteilhafterweise eine geringe Glasübergangstemperatur des Polymers und damit eine hohe lonenleitfähigkeit erzielt werden.
Methylmethacrylate und/oder Methacrylat können vorteilhafterweise eine
Vereinfachung der Synthese ermöglichen. Durch Phenylen- Einheiten kann vorteilhafterweise zusätzlich eine elektrische Leitfähigkeit erzielt werden. Zudem können Phenylen- Einheiten beziehungsweise Polyphenylene auf einfache Weise einfach oder mehrfach substituiert, beispielsweise sulfoniert, werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine polyfunktionalisierte, beispielsweise
bifunktionalisierte, Siloxan- Einheit und/oder eine polyfunktionalisierte,
beispielsweise bifunktionalisierte oder tetrafunktionalisierte, zum Beispiel oder durch eine Verzweigung in einer oder mehrerer Seitenketten
polyfunktionalisierte, beispielsweise tetrafunktionalisierte, Phosphazen- Einheit und/oder polyfunktionalisierte, beispielsweise bifunktionalisierte,
Methylmethacrylat- Einheit und/oder polyfunktionalisierte, beispielsweise bifunktionalisierte, Methacrylat- Einheit und/oder polyfunktionalisierte, beispielsweise bifunktionalisierte, Phenylen- Einheit. Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine polyfunktionalisierte, beispielsweise
bifunktionalisierte, Siloxan- Einheit und/oder eine polyfunktionalisierte,
beispielsweise bifunktionalisierte oder tetrafunktionalisierte, zum Beispiel oder durch eine Verzweigung in einer oder mehrerer Seitenketten
polyfunktionalisierte, beispielsweise tetrafunktionalisierte, Phosphazen- Einheit. Im Rahmen einer sehr speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- (zumindest) eine polyfunktionalisierte, beispielsweise bifunktionalisierte, Siloxan- Einheit. So kann das Polymer vorteilhafterweise auf einfache Weise mit mehreren Gruppen Q ausgestattet werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- - beziehungsweise die später erläuterten Polymerrücken bildenden
Einheiten -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[Α,ν]-, -[Av]-, -[AVi]-, -[AVn]-, -[AVin]-, -[Α,χ]-, -[AJ-, - [AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ- - und/oder der Spacer X - beziehungsweise die später erläuterten Spacer (X|), (XM), (Xm), (X|V), (Xv), (Xvi), (Χνιι), (XVIII), (Xix), (Xa), (Xb), (XJ, (Xd), (X«), (Xf) beziehungsweise (Xz) - und/oder die Gruppe Q, beispielsweise Q+ und/oder Q" und/oder Q, insbesondere teilweise oder vollständig, halogeniert, beispielsweise fluoriert, gegebenenfalls perfluoriert. Dabei können insbesondere (zumindest) Alkylenoxidgruppen und/oder Alkylengruppen und/oder Alkylgruppen und/oder Alkyoxygruppen halogeniert, insbesondere fluoriert, gegebenenfalls perfluoriert, sein. Durch Fluorieren, insbesondere von Alkylenoxidgruppen, wie Ethylenoxidgruppen und/oder Propylenoxidgruppen, und/oder Polyethern und/oder Alkylgruppen und/oder Alkylengruppen und/oder Alkyoxygruppen kann vorteilhafterweise die Löslichkeit von Polysulfiden durch das Polymer herabgesetzt werden. So kann wiederum vorteilhafterweise ein Herauslösen von Polysulfiden aus dem
Kathodenaktivmaterial, beispielsweise einem Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, zum Beispiel einem Schwefel- Polymer- Komposit, insbesondere einem Schwefel- Polyacrylnitril- Komposit, wie SPAN, und damit ein Aktivmaterialverlust verringert beziehungsweise vermieden werden und auf diese Weise die Leistungsfähigkeit, Zyklenbeständigkeit und Lebensdauer einer damit ausgestatteten Lithium- Schwefel-Zelle beziehungsweise eines damit ausgestatten Energiesystems, beispielsweise einer Lithium-Schwefel-Batterie, verbessert werden. Eine
Fluorierung kann außerdem einen positiven Einfluss auf die Transferzahl haben und kann insbesondere die Transferzahl erhöhen. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst daher der Spacer X - beziehungsweise die später erläuterten Spacer (X|), (XM), (Xm), (X|V), (Xv), (Xvi), (Χνιι), (XVIII), (Xix), (Xa), (Xb), (XJ, (Xd), (X«), (Xf), (Xz) beziehungsweise (XZ1) - und/oder die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- - beziehungsweise die später erläuterten Polymerrücken bildenden Einheiten -[AJ-, -[AJ-, -[Am]-, -[A|V]-, -[Av]-, - [Av,]-, -[Av,,]-, -[Av,,,]-, -[Α,χ]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- - und/oder die Gruppe Q beziehungsweise Q+ beziehungsweise Q" - beziehungsweise die im Folgenden näher erläuterten Gruppen mit R10-R213 - eine fluorierte, insbesondere perfluorierte, Alkylenoxid- Einheit, beispielsweise Ethylenoxid- Einheit und/oder Propylenoxid-Einheit, insbesondere Ethylenoxid- Einheit, beispielsweise Oligo-Alkylenoxid- Einheit, zum
Beispiel Oligo- Ethylenoxid-Einheit und/oder Oligo-Propylenoxid- Einheit, insbesondere Oligo- Ethylenoxid- Einheit. Gegebenenfalls kann dabei der Spacer X - beziehungsweise die später erläuterten Spacer (X|), (XM), (Xm), (X|V), (Xv), (Xvi), (XVII), (XVIII), (XIX), (Xa), (Xb), (XJ, (Xd), (XJ, (Xf), (Xz) beziehungsweise (XZi) - und/oder die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- - beziehungsweise die später erläuterten Polymerrücken bildenden Einheiten -[AJ-, -[AJ-, -[Am]-, -[A|V]-, -[Av]-, - [Av,]-, -[Av,,]-, -[Av,,,]-, -[AiJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- - und/oder die Gruppe Q beziehungsweise Q+ beziehungsweise Q" - beziehungsweise die im Folgenden näher erläuterten Gruppen mit R10-R213 - frei von unfluorierten Alkylenoxid- Einheiten,
beispielsweise Ethylenoxid- Einheiten und/oder Propylenoxid- Einheiten, insbesondere Ethylenoxid- Einheiten, beispielsweise Oligo-Alkylenoxid- Einheiten, zum Beispiel Oligo- Ethylenoxid- Einheiten und/oder Oligo-Propylenoxid- Einheiten, insbesondere Oligo- Ethylenoxid- Einheiten, sein. Durch einen
Polymerelektrolyten, insbesondere welcher nicht oder nur teilweise auf unfluoriertem Polyethylenoxid basiert, beispielsweise welcher nicht auf unfluoriertem Polyethylenoxid basiert beziehungsweise welcher auf fluoriertem, insbesondere perfluoriertem, Polyethylenoxid basiert, kann vorteilhafterweise eine - im Vergleich zur Verwendung von unfluorierten, etherbasierten
Flüssigelektrolyten, wie Dimethoxyethan (DM E) oder Dioxolan (DOL) und Mischungen daraus, - reduzierte kathodenseitige Polysulfidlöslichkeit erzielt werden. So kann vorteilhafterweise der Kapazitätserhalt und damit die
Lebensdauer der Zelle deutlich verbessert werden.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform ist der Spacer X - beziehungsweise die später erläuterten Spacer (X|), (XM), (Xm),
(X,V), (XV), (Xvi), (Xvil), (Xvill), (Xix), (Xa), (Xb), (Xj, , , (Xf), (Xz)
beziehungsweise (XZi) - und/oder die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- - beziehungsweise die später erläuterten Polymerrücken bildenden Einheiten -[AJ-, -[An]-, -[An,]-, -[Aiv]-, -[Av]-, -[Avi]-, -[Avil]-, -[AVin]-, -[A,x]-, -[AJ-, -[Ab]-, -[AJ-, -[AJ-, - [AJ-, -[Af]-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ- - und/oder die Gruppe Q
beziehungsweise Q+ beziehungsweise Q" - beziehungsweise die im Folgenden näher erläuterten Gruppen mit R10-R213 - perfluoriert. So kann
vorteilhafterweise die Löslichkeit von Polysulfiden durch das Polymer
insbesondere herabgesetzt werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung steht die, insbesondere ungeladene, Gruppe Q für eine Gruppe, insbesondere eine cyclische Carbonatgruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere ungeladene, Gruppe Q für eine Gruppe, insbesondere eine Lactongruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
, beispielsweise Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere ungeladene, Gruppe Q für eine Gruppe, insbesondere eine cyclische Carbamatgruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
N R120
O R120'
R121
21'
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere ungelad Gruppe Q für eine Gruppe, insbesondere eine Ethylenoxidgruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder
Dabei steht niV beziehungsweise n!X für die Anzahl der Ethylenoxideinheiten und ist insbesondere 1 < n!V -5 15, beispielsweise 2 < nw < 6, beziehungsweise 1 < nix < 15, beispielsweise 2 < n!X < 6.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere ungeladene, Gruppe Q für eine Gruppe, insbesondere eine acyclische Carbonatgruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
O
R140 Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere ungeladene, Gruppe Q für eine Gruppe, insbesondere eine acyclische
Carbonsäureestergruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
150
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere ungeladene, Gruppe Q für eine Gruppe, insbesondere eine acyclische Carbamatgruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
o
R170
oder
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere positiv geladene, Gruppe Q+ für eine Gruppe, insbesondere eine Pyridiniumgruppe, der all emeinen chemischen Formel:
R12
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere positiv geladene, Gruppe Q+ für eine Gruppe, insbesondere eine quartäre
Ammoniumgruppe, der allgemeinen chemischen Formel: R20 -N -R22
1 ©
R21
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere positiv geladene, Gruppe Q+ für eine Gruppe, insbesondere eine Imidazoliumgruppe, der all emeinen chemischen Formel:
R31
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere positiv geladene, Gruppe Q+ für eine Gruppe, insbesondere eine Piperidiniumgruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
R42' R43
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere positiv geladene, Gruppe Q+ für eine Gruppe, insbesondere eine Pyrrolidiniumgruppe, der all emeinen chemischen Formel:
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere positiv geladene, Gruppe Q+ für eine Gruppe, insbesondere eine quartäre
Phosphoniumgruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
R60— P;r R62
I ®
R61
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere negativ geladene, Gruppe Q" für eine Gruppe, insbesondere eine para-
Benzolsulfonylimid-Gruppe, beispielsweise eine para-Trifluormethansulfonylimid-
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung steht die, insbesondere negativ geladene, Gruppe Q" für eine Gruppe, insbesondere eine para- Benzolsulfonatgruppe, der allgemeinen chemischen Formel:
Dabei können RIO, RH, R12, R13 und/oder R14 beziehungsweise R30, R31, R32 und/oder R33 beziehungsweise R40, R41, R41', R42, R42\ R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R100, R101 und/oder R101' beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 , R131 ' und/oder R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise
R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 beziehungsweise R200, R201 , R202 und/oder R203
beziehungsweise R210, R21 1 , R212, 213 und/oder R214 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
Alkylgruppe, insbesondere mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 16
Kohlenstoffatomen, und/oder eine, insbesondere substituierte oder
unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Ethylenoxidgruppe oder Propylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Ethylenoxidgruppe oder Oligo-Propylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10
Wiederholungseinheiten, und/oder ein Halogenatom, insbesondere Fluor, und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, Alkoxygruppe, beispielsweise mit einer Kohlenstoffkettenlänge von > 1 bis < 16 Kohlenstoffatomen, und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Phenylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Phenylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Phenoxygruppe und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Phenylengruppe, beispielsweise Oligo-Phenylengruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Phenylgruppe und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Benzylengruppe, beispielsweise Oligo-Benzylengruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10
Wiederholungseinheiten, und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Benzylgruppe und/oder eine Carbonylgruppe, insbesondere eine Ketongruppe, zum Beispiel eine Alkylcarbonylgruppe, und/oder eine,
insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonsäureestergruppe, insbesondere eine Lactongruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe und/oder - insbesondere im Fall von R41, R41\ R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R100, R101 und/oder R101' beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise
R130, R130', R131 , R131 ' und/oder R132 beziehungsweise R140
beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 beziehungsweise R200, R201 , R202 und/oder R203 beziehungsweise R210, R21 1 , R212, 213 und/oder R214 - für eine geladene Gruppe, beispielsweise eine positiv geladene
Gruppe, zum Beispiel auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise eine quartäre Ammoniumgruppe und/oder eine quartäre
Phosphoniumgruppe, und/oder eine negativ geladene Gruppe, zum Beispiel auf der Basis eines Leitsalzanions, insbesondere eines Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise eine
Sulfonylimidgruppe, und/oder eine Sulfonatgruppe, zum Beispiel eine
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, stehen.
R20, R21 und/oder R22 beziehungsweise R60, R61 und/oder R62 können dabei jeweils unabhängig voneinander eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
Alkylgruppe, insbesondere mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 16
Kohlenstoffatomen, und/oder eine, insbesondere substituierte oder
unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Ethylenoxidgruppe oder Propylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Ethylenoxidgruppe oder Oligo-Propylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10
Wiederholungseinheiten, und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
Alkoxygruppe, beispielsweise mit einer Kohlenstoffkettenlänge von > 1 bis < 16
Kohlenstoffatomen, und/oder eine, insbesondere substituierte oder
unsubstituierte, Phenylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Phenylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Phenoxygruppe und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Phenylengruppe, beispielsweise Oligo-Phenylengruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Phenylgruppe und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Benzylengruppe, beispielsweise Oligo-Benzylengruppe, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, und/oder eine, insbesondere substituierte oder unsubstituierte, Benzylgruppe und/oder eine Carbonylgruppe, insbesondere eine Ketongruppe, zum Beispiel eine
Alkylcarbonylgruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonsäureestergruppe, insbesondere eine Lactongruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe stehen.
Unter einer Alkylgruppe beziehungsweise einer Alkylengruppe beziehungsweise einer Alkylenoxidgruppe beziehungsweise einer Etyhlenoxidgruppe
beziehungsweise einer Propylenoxidgruppe beziehungsweise einer Oligo-
Alkylenoxidgruppe beziehungsweise einer Oligo-Ethylenoxidgruppe
beziehungsweise einer Oligo-Propylenoxidgruppe beziehungsweise einer Alkoxygruppe beziehungsweise einer Phenylenoxidgruppe beziehungsweise einer Oligo-Phenylenoxidgruppe beziehungsweise einer Phenoxygruppe beziehungsweise einer Phenylengruppe beziehungsweise einer Oligo-
Phenylengruppe beziehungsweise einer Phenylgruppe beziehungsweise einer Benzylengruppe beziehungsweise einer Oligo-Benzylengruppe beziehungsweise einer Benzylgruppe kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine jeweilige Gruppe verstanden werden, welche sowohl substituiert als auch unsubstituiert sein kann.
Im Rahmen von RIO, RH, R12, R13, R14, R20, R21 R22, R30, R31, R32, R33, R40, R41, R41\ R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45, R45', R50, R51, R51\ R52, R52', R53, R53', R54, R54', R60, R61, R62, R100, R101, R101', R110, Rill, Rill', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131,
R131', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180' R181, R181', R182, R200, R201, R202, R203, R210, R211, R212, 213 und/oder R214 kann eine
Alkylgruppe beziehungsweise Alkoxygruppe beispielsweise eine
Kohlenstoffkettenlänge von > 1 bis < 16 Kohlenstoffatomen, zum Beispiel eine Kohlenstoffkettenlänge von > 1 bis < 4 Kohlenstoffatomen, und/oder von > 4 bis < 8 Kohlenstoffatomen und/oder von > 9 bis < 13 Kohlenstoffatomen aufweisen. Insbesondere kann eine Alkylgruppe eine gesättigte Alkylgruppe, beispielsweise die allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)a-CH3 mit 1 < a < 15, sein. Im Rahmen von RIO, RH, R12, R13, R14, R20, R21 R22, R30, R31, R32, R33,
R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45, R45', R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54, R54', R60, R61, R62, R100, R101, R101', R110, Rill, Rill', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131, R131', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180' R181, R181', R182, R200, R201, R202, R203, R210, R211, R212, 213 und/oder R214 kann eine
Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Ethylenoxidgruppe oder Propylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Ethylenoxidgruppe oder Oligo-Propylenoxidgruppe, beziehungsweise eine Phenylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Phenylenoxidgruppe, beziehungsweise eine
Phenylengruppe, beispielsweise Oligo-Phenylengruppe, beziehungsweise eine
Benzylengruppe, beispielsweise Oligo-Benzylengruppe, beispielsweise > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, zum Beispiel > 1 oder > 2 bis < 4
Wiederholungseinheiten, aufweisen. Zum Beispiel kann dabei eine
Alkylenoxideinheit die allgemeine chemische Formel: -[CH2-CH2-0-]b mit 1 < b < 10, beispielsweise 1 < oder 2 < b < 4, aufweisen.
Im Rahmen von RIO, RH, R12, R13, R14, R20, R21 R22, R30, R31, R32, R33, R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45, R45', R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54, R54', R60, R61, R62, R100, R101, R101', R110, Rill, Rill', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131,
R131', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180' R181, R181', R182, R200, R201, R202, R203, R210, R211, R212, 213 und/oder R214 sind auch
Kombinationen dieser Gruppen, beispielsweise eine Alkyl-Alkylenoxid-Gruppe, zum Beispiel eine Alkyl-Oligo-Alkylenoxid-Gruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: H3C-(CH2)ai*-[CH2-CH2-0-]bi*- mit 0 < a1 * < 15, insbesondere 0 < a1 * < 3, und 1 < b1 * < 10, insbesondere 1 < oder 2 < b1 * < 4, oder eine Alkyl-Alkylenoxid-Alkyl-Gruppe, zum Beispiel eine Alkyl-Oligo- Alkylenoxid-Alkyl-Gruppe, oder eine Alkoxy-Alkylenoxid-Gruppe, zum Beispiel Alkoxy-Oligo-Alkylenoxid-Gruppe, oder eine Alkoxy-Alkylenoxid-Alkyl-Gruppe, zum Beispiel Alkoxy-Oligo-Alkylenoxid-Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: Η30-(ΟΗ2)32*-0-[ΟΗ2-ΟΗ2-0^2*-(ΟΗ2)32*·- mit 0 < a2* < 15, insbesondere 0 < a2* < 3, 0 < a2*' < 15, insbesondere 0 < a2*' < 3, und 1 < b2* < 10, insbesondere 1 < oder 2 < b2* < 4, möglich.
Beispielsweise können R100, R101 und/oder R101' beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112', beispielsweise R110, Rill und/oder Rill', beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 und/oder R131 ' beziehungsweise R150 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 beziehungsweise RIO, RH, R13 und/oder R14 beziehungsweise R30, R32 und/oder R33 beziehungsweise R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R200, R201, R202 und/oder R203 beziehungsweise R210, R211, R212, 213 und/oder R214 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff und/oder ein Halogenatom,
insbesondere Fluor, und/oder eine Alkylgruppe und/oder eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, und/oder eine Alkoxygruppe und/oder eine Phenylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo- Phenylenoxidgruppe, und/oder eine Phenoxygruppe und/oder eine
Phenylengruppe, insbesondere eine Oligo-Phenylengruppe, und/oder eine Phenylgruppe und/oder eine Benzylengruppe, insbesondere eine Oligo- Benzylengruppe, und/oder eine Benzylgruppe und/oder eine Carbonylgruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische,
Carbonsäureestergruppe, insbesondere eine Lactongruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe und/oder eine geladene Gruppe, beispielsweise eine positiv geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, zum Beispiel eine quartäre Ammoniumgruppe und/oder eine quartäre Phosphoniumgruppe, und/oder eine negativ geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, insbesondere Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, und/oder eine Sulfonatgruppe, beispielsweise eine Sulfonylimidgruppe und/oder einer Sulfonatgruppe, zum Beispiel eine
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder eine Lithiumsulfonatgruppe, stehen. Zum Beispiel können R41, R41\ R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R100, R101 und/oder R101' beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 , R131 ' und/oder R132
beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 für eine positiv geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise für eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe und/oder eine Imidazoliumgruppe und/oder eine Piperidiniumgruppe und/oder eine Pyrrolidiniumgruppe und/oder eine quartäre Phosphoniumgruppe und/oder eine Guanidiniumgruppe und/oder eine Morpholiniumgruppe und/oder eine Uroniumgruppe und/oder eine
Thiouroniumgruppe, beispielsweise eine quartäre Ammoniumgruppe und/oder eine quartäre Phosphoniumgruppe, stehen. So kann die lonenleitfähigkeit gegebenenfalls weiter verbessert werden.
Insbesondere können R200, R201, R202 und/oder R203 beziehungsweise R210, R211, R212, 213 und/oder R214 für eine negativ geladene Gruppe,
insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, insbesondere Lithium- Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise eine Sulfonylimidgruppe, und/oder eine Sulfonatgruppe, zum Beispiel eine Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder eine Lithiumsulfonatgruppe, stehen. Zum Beispiel kann zumindest einer der Reste R200, R201, R202 und R203 beziehungsweise R210, R211, R212, 213 und R214, beispielsweise mindestens zwei oder drei der Reste R200, R201, R202 und R203 beziehungsweise R210, R211, R212, 213 und R214, gegebenenfalls alle Reste R200, R201, R202 und R203 beziehungsweise R210, R211, R212, 213 und R214, für eine negativ geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions,
insbesondere Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise eine Sulfonylimidgruppe, und/oder eine
Sulfonatgruppe, zum Beispiel eine Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder eine Lithiumsulfonatgruppe, stehen. So kann die lonenleitfähigkeit gegebenenfalls weiter verbessert werden. R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R12 beziehungsweise R20, R21 und R22 beziehungsweise R31 beziehungsweise R40 beziehungsweise R50 beziehungsweise R60, R61 und R62 können jeweils unabhängig voneinander für eine Alkylgruppe und/oder eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, und/oder eine Alkoxygruppe und/oder eine Phenylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo- Phenylenoxidgruppe, und/oder eine Phenoxygruppe und/oder eine
Phenylengruppe, insbesondere eine Oligo-Phenylengruppe, und/oder eine Phenylgruppe und/oder eine Benzylengruppe, insbesondere eine Oligo- Benzylengruppe, und/oder eine Benzylgruppe und/oder eine Carbonylgruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische,
Carbonsäureestergruppe, insbesondere eine Lactongruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe stehen.
R132 kann insbesondere für oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonsäureestergruppe, insbesondere eine Lactongruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe und/oder eine Alkylgruppe, insbesondere eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe, beispielsweise eine Methylgruppe, stehen. So kann vorteilhafterweise die lonenleitfähigkeit weiter verbessert werden.
R20 und/oder R21 beziehungsweise R60 und/oder R61 beziehungsweise R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 kann insbesondere für eine Alkylgruppe, beispielsweise eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe, insbesondere eine Methylgruppe, und/oder eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, stehen. Durch eine kurzkettige Alkylgruppe, wie eine Methylgruppe, kann vorteilhafterweise das Polymer hinsichtlich seiner ionenleitenden Funktion optimiert werden.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung sind die Reste RIO, RH, R12, R13 und/oder R14 beziehungsweise R20, R21 und/oder R22 beziehungsweise R30, R31, R32 und/oder R33 beziehungsweise R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R60, R61 und/oder R62 beziehungsweise R100, R101 und/oder R101' beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 , R131 ' und/oder R132
beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R18V und/oder R182 beziehungsweise R200, R201 , R202 und/oder R203 beziehungsweise R210, R21 1 , R212, 213 und/oder R214 teilweise oder vollständig halogeniert, insbesondere fluoriert. Durch eine Halogenierung, insbesondere Fluorierung, kann vorteilhafterweise die Polarität der Polymers beeinflusst werden und so die Löslichkeit von Polysulfiden durch das Polymer, insbesondere durch
Alkylenoxidgruppen, möglicherweise verringert werden, was bei einer
Verwendung in Kombination mit einem Schwefel- Kohlenstoff- Kompositen, beispielsweise Schwefel- Polymer- und/oder -Kohlenstoffmodifikation-
Kompositen, insbesondere Schwefel- Polymer- Kompositen mit, beispielsweise kovalent und/oder ionisch, insbesondere kovalent, an das Polymer des
Komposits gebundenem Schwefel, zum Beispiel Schwefel-Polyacrylnitril- Kompositen, beispielsweise einem SPAN-Komposit, als Kathodenmaterial besonders vorteilhaft sein kann.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung sind die Reste RIO, RH, R12, R13 und/oder R14 beziehungsweise R20, R21 und/oder R22 beziehungsweise R30, R31, R32 und/oder R33 beziehungsweise R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise
R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R60, R61 und/oder R62 beziehungsweise R100, R101 und/oder R101' beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 , R131 ' und/oder R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise
R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 beziehungsweise R200, R201 , R202 und/oder R203
beziehungsweise R210, R21 1 , R212, 213 und/oder R214 mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise einer, insbesondere quartären, Ammoniumgruppe und/oder einer, insbesondere quartären,
Phosphoniumgruppe, und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium- Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Sulfonylimidgruppe, zum Beispiel
Lithiumsulfonylimidgruppe, und/oder mit mindestens einer Sulfonatgruppe, zum Beispiel Lithiumsulfonatgruppe, substituiert. So kann vorteilhafterweise die lonenleitfähigkeit, insbesondere durch lonendissoziation beziehungsweise Gegenionsolvatisierung, beispielsweise Lithiumionensolvatisierung, weiter erhöht werden. Insbesondere kann dabei RIO, RH, R12, R13 und/oder R14
beziehungsweise R20, R21 und/oder R22 beziehungsweise R30, R31, R32 und/oder R33 beziehungsweise R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R60, R61 und/oder R62 mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe substituiert beziehungsweise R200,
R201 , R202 und/oder R203 beziehungsweise R210, R21 1 , R212, 213 und/oder R214 mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe substituiert sein, beispielsweise welche insbesondere wie vorstehend, insbesondere im Rahmen der über den Spacer X angebundenen Gruppen Q+ beziehungsweise Q", insbesondere Q", erläutert ausgestaltet sein kann.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung sind die Reste RIO, RH, R12, R13 und/oder R14 beziehungsweise R20, R21 und/oder R22 beziehungsweise R30, R31, R32 und/oder R33 beziehungsweise R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise
R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R60, R61 und/oder R62 beziehungsweise R100, R101 und/oder R101' beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 , R131 ' und/oder R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise
R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 beziehungsweise R200, R201 , R202 und/oder R203
beziehungsweise R210, R21 1 , R212, 213 und/oder R214 mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe, beispielsweise Alkoxygruppe und/oder
Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel Oligo- Ethylenoxid-Gruppe und/oder Oligo-Propylenoxid-Gruppe, und/oder
Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, und/oder
Carbonsäureestergruppe, substituiert. So kann vorteilhafterweise die
lonenleitfähigkeit weiter erhöht werden, da - insbesondere Oligo- Alkylenoxidgruppen, wie Oligo-Ethylenoxid-Gruppen, - eine Möglichkeit bieten unter anderen die Glastemperatur des Polymers beziehungsweise
Polymerelektrolyten herab zu setzen.
Aromatische Gruppen, wie Phenylengruppen und Benzylengruppen, bieten vorteilhafterweise mehrere Substitutionspositionen, welche mit geladenen
Gruppen und/oder sauerstoffhaltigen Gruppen substituiert werden können, und ermöglichen damit insbesondere die lonenleitfähigkeit zu optimieren.
Beispielsweise können daher RIO, RH, R13 und/oder R14 beziehungsweise R30, R32 und/oder R33 beziehungsweise R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44,
R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R100, R101 und/oder R101'
beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 und/oder R131 ' beziehungsweise R150 beziehungsweise R180, R180' R181 ,
R181 ' und/oder R182 beziehungsweise R200, R201 , R202 und/oder R203 beziehungsweise R210, R21 1 , R212, 213 und/oder R214 können daher beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines
Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte
Alkylgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe,
insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Ethylenoxidgruppe oder Propylenoxidgruppe, insbesondere Oligo- Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Ethylenoxidgruppe oder Oligo- Propylenoxidgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte Alkoxygruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären
Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte
Phenylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Phenylenoxidgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte
Phenoxygruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen
Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen
Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte Phenylengruppe, beispielsweise Oligo- Phenylengruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen
Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen
Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte Phenylgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären
Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte
Benzylengruppe, beispielsweise Oligo-Benzylengruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären
Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte
Benzylgruppe, und/oder eine Carbonylgruppe, insbesondere eine Ketongruppe, zum Beispiel Alkylcarbonylgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen
Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig
halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen
Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonsäureestergruppe, insbesondere eine Lactongruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe stehen.
R12 beziehungsweise R20, R21 und/oder R21 beziehungsweise R31
beziehungsweise R40 beziehungsweise R50 beziehungsweise R60, R61 und/oder R62 beziehungsweise R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 können daher insbesondere jeweils unabhängig voneinander für eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe,
insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit,
beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions,
beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte Alkylgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären
Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte
Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Ethylenoxidgruppe oder Propylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Ethylenoxidgruppe oder Oligo-Propylenoxidgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte Alkoxygruppe und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären
Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines
Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte
Phenylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Phenylenoxidgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der
Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte
Phenoxygruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte Phenylengruppe, beispielsweise Oligo- Phenylengruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte Phenylgruppe und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären
Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte
Benzylengruppe, beispielsweise Oligo-Benzylengruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären
Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer
Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte Benzylgruppe, und/oder eine Carbonylgruppe, insbesondere eine Ketongruppe, zum Beispiel Alkylcarbonylgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig
halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen
Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonsäureestergruppe, insbesondere eine Lactongruppe, und/oder eine, teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, und/oder mit mindestens einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer quartären Ammoniumgruppe und/oder Phosphoniumgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer negativ geladenen Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise mit mindestens einer Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, substituierte und/oder mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Gruppe substituierte, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe stehen.
Zum Beispiel können R100, RlOl und/oder RlOl' beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R.130, R.130', R131 und/oder R13V beziehungsweise R150 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182
beziehungsweise RIO, RH, R13 und/oder R14 beziehungsweise R30, R32 und/oder R33 beziehungsweise R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R200, R201, R202 und/oder R203
beziehungsweise R210, R211, R212, 213 und/oder R214 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff und/oder ein Halogenatom, insbesondere Fluor, oder eine Alkylgruppe und/oder eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere Oligo- Alkylenoxidgruppe, und/oder eine Alkoxygruppe und/oder eine
Phenylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Phenylenoxidgruppe, und/oder eine Phenoxygruppe und/oder eine Phenylengruppe, insbesondere Oligo- Phenylengruppe, und/oder eine Phenylgruppe und/oder eine Benzylengruppe, insbesondere Oligo-Benzylengruppe, und/oder eine Benzylgruppe und/oder eine Carbonylgruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonsäureestergruppe, insbesondere eine Lactongruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe und/oder eine geladene Gruppe, beispielsweise eine positiv geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, beispielsweise eine quartäre Ammoniumgruppe und/oder eine quartäre Phosphoniumgruppe, und/oder eine negativ geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, beispielsweise Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, und/oder eine Sulfonatgruppe, beispielsweise eine Lithiumsulfonylimidgruppe und/oder Lithiumsulfonatgruppe, stehen.
Dabei können R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R160
beziehungsweise R170 beziehungsweise R12 beziehungsweise R20, R21 und
R22 beziehungsweise R31 beziehungsweise R40 beziehungsweise R50 beziehungsweise R60, R61 und R62 jeweils unabhängig voneinander für eine Alkylgruppe und/oder eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere Oligo- Alkylenoxidgruppe, und/oder eine Alkoxygruppe und/oder eine
Phenylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Phenylenoxidgruppe, und/oder eine
Phenoxygruppe und/oder eine Phenylengruppe, insbesondere Oligo- Phenylengruppe, und/oder eine Phenylgruppe und/oder eine Benzylengruppe, insbesondere Oligo-Benzylengruppe, und/oder eine Benzylgruppe und/oder eine Carbonylgruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische,
Carbonsäureestergruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe stehen.
Im Rahmen einer speziellen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine, auf einem cyclischen Carbonat basierende Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen, speziellen
Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt
beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine, auf einem hen Formel:
b l
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen, speziellen
Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt
beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine, auf einem cyclischen Carbamat basierende Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
21 '
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen, speziellen
Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt
beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine, auf einem Alkylenoxid, insbesondere Ethylenoxid, basierende Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
Dabei steht niV beziehungsweise nw für die Anzahl der Ethylenoxideinheiten. Zum Beispiel kann 1 < n!V -5 15, beispielsweise 2 < nw < 6, beziehungsweise
1 < nix < 15, beispielsweise 2 < n!X < 6, sein.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen, speziellen
Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt
beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine, auf einem acyclischen Carbonat basierende Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen, speziellen
Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt
beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine, auf einem acyclischen Carbonsäureester basierende Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
Vi) m
R150
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen, speziellen
Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt
beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine, auf einem acyclischen Carbamat basierende Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
r A i r A i
I I
Dabei steht -[A,]-, -[AM]-, -[Am]-, -[Α,ν]-, -[Av]-, -[AVi]-, -[AVII]-, -[AVni]- beziehungsweise -[A|X]- insbesondere für eine Polymerrücken bildende Einheit. (Xi), (Xu), (Xu,), (Χ,ν), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII) beziehungsweise (X,x) steht dabei insbesondere für einen Spacer. xi, xii, xiii, xiv, xv, xvi, xvii, xviii beziehungsweise xix steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des (jeweiligen) Spacers. Insbesondere kann dabei xi, xii, xiii, xiv, xv, xvi, xvii, xviii beziehungsweise xix 1 oder 0, beispielsweise 1, sein.
Die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[A|V]-, -[Av]-, -[AVi]-, - [Avil]-, -[Avin]- beziehungsweise -[A|X]- kann beispielsweise wie im
Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Der Spacer (X,), (XM), (Xm), (Χ,ν), (Xv), (Xvi), (XVII), (XVIII) beziehungsweise (X|X) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem
Spacer X erläutert ausgestaltet sein. R100, R101, R101', R110, Rill, Rill', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131 , R131 ', R132, R140, R150, R160 R180, R180' R181 , R181 ', R182 und/oder R170 können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein.
Xi beziehungsweise XN beziehungsweise Xm beziehungsweise X|V
beziehungsweise Xv beziehungsweise XVi beziehungsweise XVn
beziehungsweise Xvm beziehungsweise X|X kann dabei beispielsweise für einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten,
Alkylenspacer, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 10, zum Beispiel mit 1 < a1 < 4, und/oder einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten,
Alkylenoxidspacer, beispielsweise Oligo-Alkylenoxidspacer, insbesondere (Oligo-
)Ethylenoxidspacer, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10
Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 4
Wiederholungseinheiten, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel: - CH2-[CH2-CH2-0]bi-CH2- mit 1 < b1 < 10, beispielsweise mit 2 < b1 < 4, und/oder der allgemeinen chemischen Formel: -[CH2-CH2-0-]b mit 1 < b < 10, beispielsweise mit 2 < b < 4, und/oder -(CH2)a2-0-[CH2-CH2-0-]b2-(CH2)a2- mit 1 < a2 < 3, 1 < b2 < 10, insbesondere 1 < b2 < 4, und 1 < a2' < 3, und/oder eine geladene Gruppe, beispielsweise eine positiv geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine negativ geladene Gruppe, zum Beispiel eine Sulfonylimidgruppe und/oder Sulfonatgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer geladenen Gruppe, beispielsweise einer positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, und/oder einer negativ geladenen Gruppe, zum Beispiel einer Sulfonylimidgruppe und/oder Sulfonatgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer
Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer geladenen Gruppe, beispielsweise einer positiv geladenen Gruppe, insbesondere auf der
Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, und/oder einer negativ geladenen Gruppe, zum Beispiel einer Sulfonylimidgruppe und/oder Sulfonatgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, steht.
R100, R101 und/oder R101 beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121'
beziehungsweise R130, R130', R131 , R13V und/oder R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 können dabei beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai*-CH3 mit 0 < oder 1 < a1 * < 10, zum Beispiel mit 0 < oder 1 < a1 * < 3, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxidgruppe,
insbesondere mit > 1 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5 Wiederholungseinheiten, und/oder eine geladene Gruppe, beispielsweise eine positiv geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine negativ geladene Gruppe, zum Beispiel eine Sulfonylimidgruppe und/oder Sulfonatgruppe, und/oder eine
Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer geladenen Gruppe, beispielsweise einer positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, und/oder einer negativ geladenen Gruppe, zum Beispiel einer Sulfonylimidgruppe und/oder Sulfonatgruppe, substituierte
Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer geladenen Gruppe, beispielsweise einer positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, und/oder einer negativ geladenen Gruppe, zum Beispiel einer Sulfonylimidgruppe und/oder
Sulfonatgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen.
Dabei können zum Beispiel zumindest zwei der Reste R100, R101 und/oder R101 beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112'
beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 , R13V und/oder R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 - gegebenenfalls alle Reste R100, R101 und/oder R101 beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 , R13V und/oder R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 - für unterschiedliche Gruppen,
beispielsweise Alkylgruppen und/oder Oligo-Alkylenoxidgruppen, zum Beispiel mit unterschiedlicher Länge und/oder Substitution und/oder Sättigungsgrad und/oder Verzweigungsgrad und/oder Halogenierungsgrad, insbesondere Fluorierungsgrad, stehen. Insbesondere können R100, R101 und/oder R101 beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 , R131 ' und/oder R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 beziehungsweise R180, R180' R181 , R181 ' und/oder R182 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe oder eine, insbesondere gesättigte,
Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 10 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 3 bis < 5 Kohlenstoffatomen, stehen.
R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 kann insbesondere für eine Alkylgruppe, beispielsweise eine Methylgruppe oder Ethylgruppe, insbesondere eine Methylgruppe, und/oder eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Alkylenoxidgruppe, stehen. Durch eine kurzkettige Alkylgruppe, wie eine Methylgruppe, kann vorteilhafterweise das Polymer hinsichtlich seiner ionenleitenden Funktion optimiert werden.
Insbesondere kann R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R150 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 für eine Methylgruppe stehen.
Insbesondere kann die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[A|V]-, -[Av]-, -[Avi]-, -[Avil]-, -[Avil,]-, -[Αχ]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q), ei inheit, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
, und/oder eine Methylmethacrylat-Einheit, zum Beispiel der
allgemeinen chemischen Formel: , und/oder eine Siloxan-
Einheit, zum Beispiel der allgemeinen Formel: , insbesondere wobei R für eine
Alkylgruppe, beispielsweise für eine Methyl-, Ethyl- und/oder Propyl-Gruppe, zum Beispiel eine Methylgruppe, steht, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
zum Beis iel der allgemeinen Formel:
und/oder eine Phos hazen-Einheit, zum Beispiel der
allgemeinen chemischen Formel: un o er
und/oder und/oder
-xq
NR*
i
i
NR'
""xq
, insbesondere wobei R' für Wasserstoff oder (vorzugsweise) für eine Alkylgruppe, beispielsweise für eine Methyl-, Ethyl- und/oder Propyl- Gruppe, zum Beispiel eine Methylgruppe, steht, und/oder eine Siloxan- Alkylenoxid-Einheit, beispielsweise eine Siloxan-Ethylenoxid-Einheit, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
umfassen oder sein, insbesondere wobei xq die Anbindungsstelle/n kennzeichnet beziehungsweise für XQ steht. Durch Polysiloxane, Polyphosphazene und/oder Polymere aus Siloxan-Alkylenoxid-Einheiten können vorteilhafterweise niedrige Glasübergangstemperaturen erzielt werden. Polymethacrylate und/oder
Polymethylmethacrylate können vorteilhafterweise vergleichsweise einfach synthetisch zugänglich sein.
Die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[A|V]-, -[Av]-, -[AVJ- -[AVII]-, -[Avil,]-, -[Α,χ]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- kann beispielsweise für eine Alkylenoxid-Einheit, beispielsweise eine Ethylenoxid-Einheit und/oder eine Propylenoxid-Einheit, insbesondere für eine Ethylenoxid-Einheit, und/oder eine Alkylen-Einheit und/oder eine, eine Carbonatgruppe umfassende Einheit und/oder eine
Methacrylat-Einheit und/oder eine Methylmethacrylat-Einheit und/oder eine Siloxan-Einheit und/oder eine Phosphazen-Einheit und/oder eine Phenylen- Einheit, beispielsweise eine Phenylenoxid-Einheit, und/oder eine Benzylen- Einheit stehen. Beispielsweise kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, -
[AJ-, -[An]-, -[An,]-, -[Av]-, -[Av]-, -[Av,]-, -[AVn]-, -[AVin]-, -[A,x]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, - [AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ- für eine Alkylenoxid- Einheit, beispielsweise eine Ethylenoxid-Einheit und/oder eine Propylenoxid-Einheit, insbesondere für eine Ethylenoxid-Einheit, und/oder eine Alkylen-Einheit und/oder eine, eine Carbonatgruppe umfassende Einheit und/oder eine
Methacrylat-Einheit und/oder eine Methylmethacrylat-Einheit und/oder eine Siloxan-Einheit und/oder eine Phosphazen-Einheit und/oder eine Phenylen- Einheit, beispielsweise eine Phenylenoxid-Einheit, stehen. Insbesondere kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, -[AJ-, -[AJ-, -[Am]-, -[A|V]-, -[AJ-, -[AVi]-; -[Av,,]-, -[Av,,,]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- für eine Siloxan-Einheit und/oder eine Phosphazen- Einheit und/oder eine Methacrylat-Einheit und/oder eine Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine Phenylen-Einheit, beispielsweise eine Siloxan-Einheit, stehen. Beispielsweise kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, -[AJ-, - [An]-, -[An,]-, -[Aiv]-, -[Av]-, -[Avi]-, -[Avil]-, -[AVin]-, -[A,x]-, -[AJ-, -[Ab]-, -[AJ-, -[AJ-, - [AJ-, -[Af]-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ- für eine Siloxan-Einheit und/oder eine Phosphazen-Einheit und/oder eine Methacrylat-Einheit und/oder eine
Methylmethacrylat-Einheit stehen
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform steht die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, -[A,]-, -[An]-, -[Am]-, -[A,v]-, -[Av]-, -[AVi]-, -[AVn]-, -[AVin]-, -[A,x]-, -[AJ-, - [Ab]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- für eine
polyfunktionalisierte, beispielsweise bifunktionalisierte, trifunktionalisierten oder tetrafunktionalisierten, Polymerrücken bildende Einheit. Beispielsweise kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AMJ-, -[A, J-, -[Av]-, -[AVJ-, - [AviJ-, -[AvnJ-, -[AiJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- für zumindest eine polyfunktionalisierte, beispielsweise bifunktionalisierte, Siloxan-Einheit und/oder eine polyfunktionalisierte, beispielsweise bifunktionalisierte oder tetrafunktionalisierte, Phosphazen-Einheit und/oder polyfunktionalisierte, beispielsweise bifunktionalisierte, Phenylen- Einheit, stehen.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AMJ-, -[A, J-, -[AJ-, -[AVJ-, - [AviJ-, -[AvnJ-, -[AiJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- beziehungsweise die Wiederholungseinheit ([A]-X-Q) für eine polyfunktionalisierte, beispielsweise bifunktionalisierte oder
tetrafunktionalisierten, Polymerrücken bildende Einheit
der allgemeinen chemischen Formel:
der
der
stehen. Dabei kann xq jeweils für eine Anbindungsstelle, insbesondere an welcher jeweils eine Gruppe Q, beispielsweise Q+ beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, über einen Spacer X, insbesondere Xx, an die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- angebunden ist, beziehungsweise jeweils für XQ, also jeweils für eine Gruppe Q, beispielsweise Q+ beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, und einen Spacer X, insbesondere Xx, stehen. R' kann dabei insbesondere für Wasserstoff oder (vorzugsweise) für eine Alkylgruppe, beispielsweise für eine Methyl-, Ethyl- und/oder Propyl-Gruppe, zum Beispiel eine Methylgruppe, steht
An den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R100, RlOl und RlOl' substituierte cyclische Carbonatgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel: über einen Spacer (X|)xi an die Polymerrücken bildende Einheit -[Aj-angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' substituierte Lactongruppe, insbesondere der der all emeinen chemischen Formel:
, beispielsweise ,
über einen Spacer (Χιι)Χϋ an die Polymerrücken bildende Einheit -[AM]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R120, R120', 121 und/oder R121' substituierte cyclische Carbamatgruppe, insbesondere der der all emeinen chemischen Formel:
R121 über einen Spacer (Χιιι)Χϋί an die Polymerrücken bildende Einheit -[Am]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R130, R130', 131, R131' und 132 substituierte Alkylenoxidgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
über einen Spacer (Xiv)xiv an die Polymerrücken bildende Einheit -[A|V]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R140 substituierte acyclische Carbonatgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
O
R 140 über einen Spacer (Xv)x an die Polymerrücken bildende Einheit -[Av]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R150 substituierte acyclische Carbonsäureestergruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
R 150 über einen Spacer (Xvi)xvi an die Polymerrücken bildende Einheit -[AVi]- angebunden sein. Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R160 substituierte acyclische Carbamatgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
über einen Spacer (XVII)XVÜ an die Polymerrücken bildende Einheit -[AVn]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R170 substituierte acyclische Carbamatgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
U
über einen Spacer (Χνιιι)χνϋί an die Polymerrücken bildende Einheit -[AVin]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R180, R180' R181 , R181 ' und R182 substituierte Alkylenoxidgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
über einen Spacer (Χιχ)χ,χ an die Polymerrücken bildende Einheit -[A|X]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit RIO, RH, R12, R13 und R14 substituierte Pyridiniumgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
R 12 Qz~_ über einen Spacer (Xa)xa an die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R20, R21 und R22 substituierte Ammoniumgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
R20— N -R22
i ©
R21 ® Z über einen Spacer (Xb)Xb an die Polymerrücken bildende Einheit -[Ab]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R30, R31, R32 und R33 substituierte Imidazoliumgruppe, insbesondere der der all emeinen chemischen Formel:
R31 ® Z über einen Spacer (Xc)xc an die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R40, R41, R41\ R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und R45' substituierte Piperidiniumgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
über einen Spacer (Xd)Xd an die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und R54' substituierte P rrolidiniumgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
über einen Spacer (Xe)xe an die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R60, R61 und R62 substituierte Phosphoniumgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
R60— P^R62
l ®
R61 © Z über einen Spacer (Xf)xf an die Polymerrücken bildende Einheit -[Af]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R200, R201, R202 und R203 substituierte Benzolsulfonatgruppe, insbesondere der der allgemeinen chemischen Formel:
über einen Spacer (Xz)xz an die Polymerrücken bildende Einheit -[Az]- angebunden sein.
Beziehungsweise an den Anbindungsstellen xq kann dabei jeweils eine mit R210, R211, R212, 213 und R214 substituierte para-Benzolsulfonylimid-Gruppe, beispielsweise eine para-Trifluormethansulfonylimid-Benzol-Gruppe, insbesondere der allgemeinen chemischen Formel:
, beispielsweise
über einen Spacer (Xzi)xzi an die Polymerrücken bildende Einheit -[AZJ- angebunden sein.
Die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[A|V]-, -[Av]-, -[AVi]-, - [Avil]-, -[Avin]- beziehungsweise -[A|X]- können - ebenso wie die Polymerrücken bildenden Einheiten -[AJ-, -[Ab]-, -[AJ-, -[AJ-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- und/oder -[AZJ- der im Folgenden erläuterten speziellen Ausgestaltungen, eine Alkylenoxid- Einheit, beispielsweise eine Ethylenoxid- Einheit, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder und/oder , oder eine Alkylen-
Einheit, beispielsweise eine Ethylen-Einheit und/oder Propylen-Einheit, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder eine Carbonat-Einheit, und/oder eine Methacrylat-Einheit, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder eine Methylmethacrylat-Einheit, zum Beispiel der
allgemeinen chemischen Formel: und/oder eine Siloxan-
Einheit, zum Beispiel der allgemeinen Formel: , insbesondere wobei R für eine
Alkylgruppe, beispielsweise für eine Methyl-, Ethyl- und/oder Pro yl-Gruppe, zum
Beispiel eine Methylgruppe, steht, zum Beispiel , und/oder eine
Phos hazen-Einheit, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder und/oder
und/oder insbesondere wobei
R' für Wasserstoff oder (vorzugsweise) für eine Alkylgruppe, beispielsweise für eine Methyl-, Ethyl- und/oder Propyl-Gruppe, zum Beispiel eine Methylgruppe, steht, und/oder eine Siloxan-Alkylenoxid-Einheit, beispielsweise eine Siloxan- Ethylenoxid-Einheit, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel: und/oder eine Phenylen- Einheit, insbesondere eines Polyphenylens, beispielsweise eines para-Polyphenylens, beispielsweise mit Etherfunktion, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
umfassen, insbesondere wobei xq die Anbindungsstelle/n kennzeichnet beziehungsweise für XQ steht.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine pyridiniumbasierte Wiederholungseinheit der all emeinen chemischen Formel:
R12 Q Z
Dabei steht -[AJ- für eine Polymerrücken bildende Einheit. (Xa) steht dabei für einen Spacer. xa steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des Spacers (Xa). Dabei kann xa
insbesondere 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ- kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Die Spacer (Xa) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert ausgestaltet sein. RIO, RH, R12, R13 und/oder R14 können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein.
Z" kann dabei insbesondere für Perchlorat und/oder Trifluormethansulfonat und/oder Tetrafluoroborat und/oder Bisoxalatoborat und/oder
Hexafluorophosphat und/oder Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder
Difluorooxalatoborat und/oder Bromid und/oder lodid und/oder Chlorid stehen.
(Xa) kann dabei insbesondere für einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenspacer,
beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 12, zum Beispiel mit 1 < a1 < 3, und/oder einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenoxidspacer, insbesondere Ethylenoxidspacer, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -CH2-[CH2-CH2-0]bi-CH2- mit 1 < b1 < 10, zum Beispiel 1 < b1 < 4, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine weitere Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen.
R12 steht dabei insbesondere für eine, insbesondere gesättigte oder
ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, insbesondere mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 16 Kohlenstoffatomen, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai*-CH3 mit 1 < a1 * < 15, zum Beispiel mit 8 < a1 * < 12, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxidgruppe,
insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo- Ethylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5 Wiederholungseinheiten, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine weitere Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer
Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe. Beispielsweise kann R12 für eine gesättigte Alkylgruppe, insbesondere mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 16
Kohlenstoffatomen, stehen. Zum Beispiel kann R12 für eine gesättigte
Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 9 bis < 13 Kohlenstoffatomen, zum Beispiel eine Undecylgruppe (-C11 H23), stehen. R10, R1 1 , R13 und/oder R14 können dabei beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine, insbesondere gesättigte oder
ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai*-CH3 mit 1 < a1 * < 15, zum Beispiel mit 1 < a1 * < 3, beispielsweise eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5 Wiederholungseinheiten, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine weitere Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Dabei können zum Beispiel zumindest zwei, beispielsweise zumindest drei, der Reste RIO, RH, R12, R13 und R14, gegebenenfalls alle Reste RIO, RH, R12, R13 und R14, für unterschiedliche Gruppen, beispielsweise Alkylgruppen und/oder Oligo-Alkylenoxidgruppen, zum Beispiel mit unterschiedlicher Länge und/oder Substitution und/oder
Sättigungsgrad und/oder Verzweigungsgrad und/oder Halogenierungsgrad, insbesondere Fluorierungsgrad, stehen.
Beispiele für derartige Ausgestaltungen sind:
1 H
11 23 H Λ C
und/oder
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine ammoniumbasierte Wiederholungseinheit der allge hemischen Formel:
i ©
R21 ©Z Dabei steht -[Ab]- für eine Polymerrücken bildende Einheit. (Xb) steht dabei für einen Spacer. xb steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des Spacers (Xb). Dabei kann xb
insbesondere 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Die Polymerrücken bildende Einheit -[Ab]- kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Die Spacer (X ) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert ausgestaltet sein. R20, R21 und/oder R22 können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein.
Z" kann dabei insbesondere für Perchlorat und/oder Trifluormethansulfonat und/oder Tetrafluoroborat und/oder Bisoxalatoborat und/oder
Hexafluorophosphat und/oder Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder
Difluorooxalatoborat und/oder Bromid und/oder lodid und/oder Chlorid stehen.
(Xb) kann dabei insbesondere für einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenspacer,
beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 12, zum Beispiel mit 1 < a1 < 3, und/oder einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenoxidspacer, insbesondere Ethylenoxidspacer, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -CH2-[CH2-CH2-0]bi-CH2- mit 1 < b1 < 10, zum Beispiel 1 < b1 < 4, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine
Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. R20, R21 und R22 können dabei beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai-CH3 mit 1 < a1 * < 15, zum Beispiel 1 < a1 * < 3 und/oder 8 < a1 *
< 12, beispielsweise eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5 Wiederholungseinheiten, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre
Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Dabei können zum Beispiel zumindest zwei der Reste R20, R21 und R22, gegebenenfalls alle Reste R20, R21 und R22, für unterschiedliche Gruppen, beispielsweise Alkylgruppen und/oder Oligo- Alkylenoxidgruppen, zum Beispiel mit unterschiedlicher Länge und/oder
Substitution und/oder Sättigungsgrad und/oder Verzweigungsgrad und/oder Halogenierungsgrad, insbesondere Fluorierungsgrad, stehen.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung stehen R20 und R21 für gleiche oder unterschiedliche, insbesondere gesättigte, Alkylgruppen mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 4 Kohlenstoffatomen, beispielsweise eine Methylgruppe, und R22 für eine, insbesondere gesättigte, Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 9 bis
< 13 Kohlenstoffatomen, beispielsweise eine Undecylgruppe (-CnH23)-
Beispiele für derartige Ausgestaltungen sind:
C H Chi,
und/oder
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine imidazoliumbasierte Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
R31 ,
Dabei steht -[AJ- für eine Polymerrücken bildende Einheit. (Xc) steht dabei für einen Spacer. xc steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des Spacers (Xc). Dabei kann xc
insbesondere 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ- kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Die Spacer (Xc) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert ausgestaltet sein. R30, R31, R32 und/oder R33 können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Z" kann dabei insbesondere für Perchlorat und/oder Trifluormethansulfonat und/oder Tetrafluoroborat und/oder Bisoxalatoborat und/oder
Hexafluorophosphat und/oder Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder
Difluorooxalatoborat und/oder Bromid und/oder lodid und/oder Chlorid stehen.
(Xc) kann dabei beispielsweise für einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenspacer,
beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 12, zum Beispiel mit 3 < a1 < 5, und/oder einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenoxidspacer, insbesondere Ethylenoxidspacer, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10
Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 4
Wiederholungseinheiten, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel: - CH2-[CH2-CH2-0]bi-CH2- mit 1 < b1 < 10, beispielsweise mit 2 < b1 < 4, und/oder der allgemeinen chemischen Formel: -[CH2-CH2-0-]b mit 1 < b < 10,
beispielsweise mit 2 < b < 4, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine
Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituie weise der allgemeinen chemischen
Formel: mit 1 < z1 < 4, und/oder eine
Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen.
R30, R32 und/oder R33 können dabei beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine, insbesondere gesättigte oder
ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai*-CH3 mit 0 < oder 1 < oder 2 < a1 * < 15, zum Beispiel mit 0 < oder 1 oder < 2 < a1 * < 4, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo- Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5 Wiederholungseinheiten, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine
Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Dabei können zum Beispiel zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, der Reste R30, R31 , R32 und R33, gegebenenfalls alle Reste R30, R31 , R32 und R33, für unterschiedliche Gruppen, beispielsweise Alkylgruppen und/oder Oligo-Alkylenoxidgruppen, zum Beispiel mit
unterschiedlicher Länge und/oder Substitution und/oder Sättigungsgrad und/oder Verzweigungsgrad und/oder Halogenierungsgrad, insbesondere
Fluorierungsgrad, stehen. Insbesondere können R30, R31 , R32 und R33 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Methylgruppe oder eine Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 2 bis < 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 2 bis < 4 Kohlenstoffatomen, stehen. R31 kann
insbesondere für eine Methylgruppe stehen.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine piperidiniumbasierte Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
R42' R43
Dabei steht -[AJ- für eine Polymerrücken bildende Einheit. (Xd) steht dabei für einen Spacer. xd steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des Spacers (Xd). Dabei kann xd
insbesondere 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Die Polymerrücken bildende
Einheit -[AJ- kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Die Spacer (Xd) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert ausgestaltet sein. R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein.
Z" kann dabei insbesondere für Perchlorat und/oder Trifluormethansulfonat und/oder Tetrafluoroborat und/oder Bisoxalatoborat und/oder
Hexafluorophosphat und/oder Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder
Difluorooxalatoborat und/oder Bromid und/oder lodid und/oder Chlorid stehen.
(Xd) kann dabei insbesondere für einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenspacer,
beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 15, zum Beispiel mit 3 < a1 < 5, und/oder einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenoxidspacer, insbesondere Ethylenoxidspacer, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 4
Wiederholungseinheiten, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel: - CH2-[CH2-CH2-0]bi-CH2- mit 1 < b1 < 10, beispielsweise mit 2 < b1 < 4, und/oder der allgemeinen chemischen Formel: -[CH2-CH2-0-]b mit 1 < b < 10,
beispielsweise mit 2 < b < 4, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine
Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Insbesondere kann der Spacer X ein gesättigter Alkylspacer mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 3 bis < 5 Kohlenstoffatomen, sein.
R40, R41, R41\ R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' können dabei beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai*-CH3 mit 0 < oder 1 < oder 2 < a1 * < 15, zum Beispiel mit 0 < oder 1 oder < 2 < a1 * < 4, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxidgruppe,
insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-
Ethylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5 Wiederholungseinheiten, und/oder eine eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer
Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Dabei können zum Beispiel zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, der Reste R40, R41, R41\ R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45', gegebenenfalls alle Reste R40, R41, R41\ R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45', für unterschiedliche Gruppen, beispielsweise Alkylgruppen und/oder Oligo- Alkylenoxidgruppen, zum Beispiel mit unterschiedlicher Länge und/oder
Substitution und/oder Sättigungsgrad und/oder Verzweigungsgrad und/oder Halogenierungsgrad, insbesondere Fluorierungsgrad, stehen. Insbesondere können R40, R41, R41\ R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Methylgruppe oder eine Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 2 bis < 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 2 bis < 4 Kohlenstoffatomen, stehen. R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' können insbesondere für Wasserstoff stehen. R40 kann insbesondere für eine Methylgruppe stehen.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine pyrrolidiniumbasierte Wiederholungseinheit der all emeinen chemischen Formel:
Dabei steht -[AJ- für eine Polymerrücken bildende Einheit. (Xe) steht dabei für einen Spacer. xe steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des Spacers (Xe). Dabei kann xe
insbesondere 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ- kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Die Spacer (Xe) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert ausgestaltet sein. R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein.
Z" kann dabei insbesondere für Perchlorat und/oder Trifluormethansulfonat und/oder Tetrafluoroborat und/oder Bisoxalatoborat und/oder
Hexafluorophosphat und/oder Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder
Difluorooxalatoborat und/oder Bromid und/oder lodid und/oder Chlorid stehen.
(Xe) kann dabei insbesondere für einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenspacer,
beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 15, zum Beispiel mit 3 < a1 < 5, und/oder einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenoxidspacer, insbesondere Ethylenoxidspacer, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10
Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 4
Wiederholungseinheiten, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel: - CH2-[CH2-CH2-0]bi-CH2- mit 1 < b1 < 10, beispielsweise mit 2 < b1 < 4, und/oder der allgemeinen chemischen Formel: -[CH2-CH2-0-]b mit 1 < b < 10,
beispielsweise mit 2 < b < 4, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären
Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine
Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise
Alkylcarbonylgruppe, stehen. Insbesondere kann der Spacer X ein gesättigter Alkylspacer mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 3 bis < 5 Kohlenstoffatomen, sein. R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' können dabei beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte,
beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai*-CH3 mit 0 < oder 1 < oder 2 < a1 * < 15, zum Beispiel mit 0 < oder 1 oder < 2 < a1 * < 4, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxidgruppe,
insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-
Ethylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5 Wiederholungseinheiten, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären
Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Dabei können zum Beispiel zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, der Reste R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54', gegebenenfalls alle Reste R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54', für unterschiedliche Gruppen, beispielsweise Alkylgruppen und/oder Oligo-Alkylenoxidgruppen, zum Beispiel mit unterschiedlicher Länge und/oder Substitution und/oder Sättigungsgrad und/oder Verzweigungsgrad und/oder Halogenierungsgrad, insbesondere Fluorierungsgrad, stehen. Insbesondere können R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Methylgruppe oder eine Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 2 bis < 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 2 bis < 4 Kohlenstoffatomen, stehen. R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' können
insbesondere für Wasserstoff stehen. R50 kann insbesondere für eine
Methylgruppe oder eine Ethylgruppe stehen. Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine phosphoniumbasierte Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
R60— P^ R62
R61 ©Z
Dabei steht -[Af]- für eine Polymerrücken bildende Einheit. (Xf) steht dabei für einen Spacer. xf steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des Spacers (Xf). Dabei kann xf
insbesondere 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Die Polymerrücken bildende Einheit -[Af]- kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Die Spacer (Xf) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert ausgestaltet sein. R60, R61 und/oder R62 können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein.
Z" kann dabei insbesondere für Perchlorat und/oder Trifluormethansulfonat und/oder Tetrafluoroborat und/oder Bisoxalatoborat und/oder
Hexafluorophosphat und/oder Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder
Difluorooxalatoborat und/oder Bromid und/oder lodid und/oder Chlorid stehen.
(Xf) kann dabei insbesondere für einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenspacer,
beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 15, zum Beispiel mit 2 < a1 < 8, und/oder einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenoxidspacer, insbesondere Ethylenoxidspacer, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10
Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 4 Wiederholungseinheiten, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel: - CH2-[CH2-CH2-0]bi-CH2- mit 1 < b1 < 10, beispielsweise mit 2 < b1 < 4, und/oder der allgemeinen chemischen Formel: -[CH2-CH2-0-]b mit 1 < b < 10,
beispielsweise mit 2 < b < 4, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine
Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Insbesondere kann der Spacer X ein gesättigter Alkylspacer mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 16 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 3 bis < 9 Kohlenstoffatomen, sein.
R60, R61 und R61 können dabei beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)a1.-CH3 mit 0 < oder 1 < oder 2 < a1 * < 15, zum Beispiel mit 0 < oder 1 oder < 2 < a1 * < 4, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine
Ethylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 bis < 10
Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5
Wiederholungseinheiten, und/oder eine weitere positiv geladene Gruppe, zum Beispiel eine Pyridiniumgruppe und/oder eine quartäre Ammoniumgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine
Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Alkylgruppe und/oder einer Alkylenoxidgruppe und/oder einer Alkoxygruppe und/oder einer weiteren positiv geladenen Gruppe, zum Beispiel einer quartären Ammoniumgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Dabei können zum Beispiel zumindest zwei der Reste R60, R61 und R61, gegebenenfalls alle Reste R60, R61 und R61, für unterschiedliche Gruppen, beispielsweise Alkylgruppen und/oder Oligo- Alkylenoxidgruppen, zum Beispiel mit unterschiedlicher Länge und/oder
Substitution und/oder Sättigungsgrad und/oder Verzweigungsgrad und/oder Halogenierungsgrad, insbesondere Fluorierungsgrad, stehen. Insbesondere können R60, R61 und R61 jeweils unabhängig voneinander für eine Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 16 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 3 bis < Kohlenstoffatomen, stehen.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine, auf einem Benzolsulfonat basierende
Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
Dabei steht -[Az]- für eine Polymerrücken bildende Einheit. (Xz) steht dabei für einen Spacer. xz steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des Spacers (Xz). Dabei kann xz
insbesondere 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Die Polymerrücken bildende Einheit -[Az]- kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Die Spacer (Xz) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert ausgestaltet sein. R200, R201, R202 und/oder R203 können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Z+ kann dabei insbesondere für ein Kation, insbesondere Metallkation, beispielsweise Alkaliion, zum Beispiel Lithiumion und/oder Natriumion, insbesondere Lithiumion (Li+), stehen.
(Xz) kann dabei insbesondere für einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenspacer,
beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 15, zum Beispiel mit 1 < a1 < 3, und/oder einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenoxidspacer, insbesondere Ethylenoxidspacer, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10 Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 4
Wiederholungseinheiten, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel: -
CH2-[CH2-CH2-0]bi-CH2- mit 1 < b1 < 10, beispielsweise mit 2 < b1 < 4, und/oder der allgemeinen chemischen Formel: -[CH2-CH2-0-]b mit 1 < b < 10,
beispielsweise mit 2 < b < 4, und/oder -(CH2)a2-0-[CH2-CH2-0-]b2-(CH2)a2- mit 1 < a2 < 3, 1 < b2 < 10, insbesondere 1 < b2 < 4, und 1 < a2' < 3, und/oder eine weitere Lithiumsulfonatgruppe und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Lithiumsulfonatgruppe substituierte Phenylengruppe (Phenylene-Sulfonat- Einheit), und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Lithiumsulfonatgruppe substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, und/oder einen Ethersauerstoff steht.
R200, R201, R202 und R203 können dabei beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai*-CH3 mit 0 < oder 1 < a1 * < 15, zum Beispiel mit 1 < a1 * < 2, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder
ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine Ethylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 bis < 10
Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5
Wiederholungseinheiten, und/oder eine weitere negative geladene Gruppe, beispielsweise Lithiumsulfonatgruppe, und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer negativen Gruppe, beispielsweise Lithiumsulfonatgruppe, substituierte Phenylengruppe, und/oder eine
Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer negativen Gruppe, beispielsweise Lithiumsulfonatgruppe, substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Dabei können zum Beispiel zumindest zwei der Reste R200, R201, R202 und R203, gegebenenfalls alle Reste R200, R201, R202 und R203, für unterschiedliche Gruppen, beispielsweise Alkylgruppen und/oder Oligo-Alkylenoxidgruppen, zum Beispiel mit unterschiedlicher Länge und/oder Substitution und/oder
Sättigungsgrad und/oder Verzweigungsgrad und/oder Halogenierungsgrad, insbesondere Fluorierungsgrad, stehen. Insbesondere können R200, R201, R202 und R203 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Lithiumsulfonatgruppe oder eine, insbesondere mit mindestens einer
Lithiumsulfonatgruppe substituierte, Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 1 bis < 2 Kohlenstoffatomen, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)si-S03Li mit 0 < s1 < 15, beispielsweise mit 0 < s1 < 2, stehen. Insbesondere können R200, R201, R202 und R203 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine, insbesondere gesättigte, beispielsweise teilweise oder vollständig, sulfonierte und/oder halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 16 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 1 oder > 2 bis
< 4 Kohlenstoffatomen, und/oder eine, beispielsweise teilweise oder vollständig, sulfonierte und/oder halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo- Ethylenoxidgruppe, stehen.
Insbesondere können R200, R201, R202 und/oder R203 mit mindestens einer Sulfonatgruppe, insbesondere Lithiumsulfonatgruppe, substituiert sein.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine, auf einem Trifluormethansulfonylimid-Benzol- Gruppe basierende Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
, beispielsweise
Dabei steht -[AZJ- für eine Polymerrücken bildende Einheit. (XZi) steht dabei für einen Spacer. xzl steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des Spacers (Xzi). Dabei kann xzl insbesondere 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Die Polymerrücken bildende Einheit -[AZJ- kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Die Spacer (XZi) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert ausgestaltet sein. R210, R211, R212, 213 und/oder R214 können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein.
Z+ kann dabei insbesondere für ein Kation, insbesondere Metallkation, beispielsweise Alkaliion, zum Beispiel Lithiumion und/oder Natriumion, insbesondere Lithiumion (Li+), stehen.
(Xzi) kann dabei insbesondere für einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenspacer,
beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)ai- mit 1 < a1 < 15, zum Beispiel mit 1 < a1 < 3, und/oder einen, insbesondere gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierten, insbesondere fluorierten, Alkylenoxidspacer, insbesondere Ethylenoxidspacer, insbesondere mit > 1 oder > 2 bis < 10
Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 4
Wiederholungseinheiten, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel: - CH2-[CH2-CH2-0]bi-CH2- mit 1 < b1 < 10, beispielsweise mit 2 < b1 < 4, und/oder der allgemeinen chemischen Formel: -[CH2-CH2-0-]b mit 1 < b < 10,
beispielsweise mit 2 < b < 4, und/oder -(CH2)a2-0-[CH2-CH2-0-]b2-(CH2)a2- mit 1 < a2 < 3, 1 < b2 < 10, insbesondere 1 < b2 < 4, und 1 < a2' < 3, und/oder eine weitere Lithium-Trifluormethansulfonylimid-Benzol-Gruppe und/oder eine
Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Lithium-
Trifluormethansulfonylimid-Benzol-Gruppe substituierte Phenylengruppe
(Phenylene-Bis(trifluormethansulfonyl)imid-Benzol- Einheit), und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Lithium- Trifluormethansulfonylimid-Benzol-Gruppe substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, und/oder einen
Ethersauerstoff steht.
R210, R211, R212, 213 und R214 können dabei beispielsweise jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine, insbesondere gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)a1»-CH3 mit 0 < oder 1 < a1 * < 15, zum Beispiel mit 1 < a1 * < 2, und/oder eine, insbesondere gesättigte oder
ungesättigte, lineare oder verzweigte, beispielsweise teilweise oder vollständig halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise eine
Ethylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxidgruppe, insbesondere mit > 1 bis < 10
Wiederholungseinheiten, beispielsweise mit > 1 oder > 2 bis < 5
Wiederholungseinheiten, und/oder eine weitere Lithium- Trifluormethansulfonylimid-Benzol-Gruppe und/oder eine Phenylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Lithium-Trifluormethansulfonylimid- Benzol-Gruppe substituierte Phenylengruppe, und/oder eine Benzylengruppe, beispielsweise eine, mit mindestens einer Lithium-Trifluormethansulfonylimid- Benzol-Gruppe substituierte Benzylengruppe, und/oder eine Ketongruppe, beispielsweise Alkylcarbonylgruppe, stehen. Dabei können zum Beispiel zumindest zwei der Reste R210, R211, R212, 213 und R214, gegebenenfalls alle Reste R210, R211, R212, 213 und R214, für unterschiedliche Gruppen, beispielsweise Alkylgruppen und/oder Oligo-Alkylenoxidgruppen, zum Beispiel mit unterschiedlicher Länge und/oder Substitution und/oder Sättigungsgrad und/oder Verzweigungsgrad und/oder Halogenierungsgrad, insbesondere Fluorierungsgrad, stehen. Insbesondere können R210, R211, R212, 213 und R214 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Lithium- Trifluormethansulfonylimid-Benzol-Gruppe oder eine, insbesondere mit mindestens einer Lithium-Trifluormethansulfonylimid-Benzol-Gruppe
substituierte, Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 1 bis
< 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 1 bis < 2 Kohlenstoffatomen, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel: -(CH2)S2-S02NS02CF3Li mit 0 < s2 < 15, beispielsweise mit 0 < s2 < 2, stehen. Insbesondere können R210, R211, R212, 213 und R214 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine, insbesondere gesättigte, beispielsweise teilweise oder vollständig,
Bis(trifluormethansulfonyl)imid-substituierte und/oder halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylgruppe mit einer Kettenlänge von > 1 bis < 16 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von > 1 oder > 2 bis < 4 Kohlenstoffatomen, und/oder eine, beispielsweise teilweise oder vollständig, Bis(trifluormethansulfonyl)imid- substituierte und/oder halogenierte, insbesondere fluorierte, Alkylenoxidgruppe, insbesondere eine Oligo-Alkylenoxidgruppe, zum Beispiel eine Oligo- Ethylenoxidgruppe, stehen.
Insbesondere können R210, R211, R212, 213 und/oder R214 in Form einer weiteren Sulfonylimidgruppe, beispielsweise Trifluormethansulfonylimid-Gruppe, insbesondere Lithium-Trifluormethansulfonylimid-Gruppe, ausgeführt sein.
Insbesondere kann der Polymerrücken -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- für eine Phenylen- Einheit, insbesondere eines Polyphenylens, beispielsweise eines para- Polyphenylens, beispielsweise mit Etherfunktion, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
oder
stehen, insbesondere wobei xq die Anbindungsstelle/n kennzeichnet beziehungsweise für XQ steht.
Dabei kann das Polymer beispielsweise mindestens eine, beispielsweise unsubstituierte, weitere Phenylen- Einheit und/oder mindestens eine, mit mindestens einer Lithiumsulfonatgruppe substituierte, weitere Phenylen- Einheit umfassen. Zum Beispiel kann der Polymerrücken -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- für eine Phenylen- Einheit der allgemeinen chemischen Formel:
stehen, wobei n und n* für die Wiederholungszahlen der unsubstituierten Phenylen- Einheit stehen und beispielsweise dabei 0 < n < 3 und 0 < n* < 3 sind, insbesondere wobei xq die Anbindungsstelle/n kennzeichnet beziehungsweise für XQ steht.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen, speziellen
Ausgestaltung umfasst beziehungsweise basiert das Polymer, insbesondere die mindestens eine erste Wiederholungseinheit -[A-i]-, auf einer, auf einem einfach oder mehrfach, sulfonierten Polyphenylen basierenden Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder und/oder
und/oder
und/oder
s=o
I
ΝΘ ®z
i
s=o
i
C
beispielsweise , und/oder
und/oder , beispielsweise
und/oder und/oder
f
. †vt 1 , vmJ
(^V VII I I lI)' y xvii i
und/oder und/oder und/oder
Dabei steht -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[A|V]-, -[Av]-, -[AVi]-, -[A iü-, -[AVin]-, -[Ax]-, -[AJ-, - [Ab]-, -[AJ-, -[AJ-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ- insbesondere für eine Polymerrücken bildende Einheit. (X|), (XM), (Xm), (X|V), (Xv), (Xvi), (XVII), (XVIII) , (Xix), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), (Xz) beziehungsweise (XZ1) steht dabei insbesondere für einen Spacer. xi, xii, xiii, xiv, xv, xvi, xvii, xviii, xix, xa, xb, xc, xd, xe, xf beziehungsweise xz steht dabei für die Anzahl, insbesondere das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit, des (jeweiligen) Spacers.
Insbesondere kann dabei xi, xii, xiii, xiv, xv, xvi, xvii, xviii, xix, xa, xb, xc, xd, xe, xf beziehungsweise xz 1 oder 0, beispielsweise 1, sein. Dabei steht niV für die Anzahl der Ethylenoxideinheiten und ist insbesondere 1 < n!V -5 15, beispielsweise 2 < nw < 6. Dabei steht nw für die Anzahl der Ethylenoxideinheiten und ist insbesondere 1 < n!X < 15, beispielsweise 2 < Π|Χ < 6.
Die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[A|V]-, -[Av]-, -[AVJ-, - [AviJ-, -[AvnJ-, -[Α,χ]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit der Polymerrücken bildenden Einheit -[A]- erläutert ausgestaltet sein. Der Spacer
(Xl), (Xll), (Xlll), (Xiv), (Xv), (Xvi), (Χνιι), (Xvni), (Xix), (Xa), (Xb), , , (Xe), (Xf), (Xz) beziehungsweise (XZi) kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert ausgestaltet sein. RIO, RH, R12, R13, R14, R20, R21 R22,
R30, R31, R32, R33, R40, R41, R41\ R42, R42', R43, R43\ R44, R44\ R45, R45', R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54, R54\ R60, R61, R62, R100, R101, R101', R110, Rill, Rill', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131, R131', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180' R181, R181', R182, R200, R201, R202, R203, R210, R211, R212, 213 und/oder R214 können beispielsweise ebenfalls wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein.
Der Spacer (X,), (X„), (Xm), (X,v), (Xv), (Xvi), (Χνιι), (Xvni), (Xix), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), (Xz) beziehungsweise (XZi) kann insbesondere - wie im
Zusammenhang mit dem Spacer X erläutert - mindestens eine
Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Ethylenoxid-Gruppe, insbesondere Oligo- Alkylenoxid-Gruppe, beispielsweise Oligo-Ethylenoxid-Gruppe, umfassen beziehungsweise ein Alkylenoxid-Spacer, beispielsweise Ethylenoxid-Spacer insbesondere Oligo-Alkylenoxid-Spacer, beispielsweise Oligo-Ethylenoxid- Spacer, sein.
Beispielsweise kann die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, - [Aiv]-, -[Av]-, -[Av,]-, -[Avil]-, -[Avil,]-, -[A,x]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, - [Az]- beziehungsweise -[AZJ- (zumindest) für eine Alkylenoxid- Einheit, insbesondere eine Ethylenoxid- Einheit und/oder Propylenoxid-Einheit, und/oder eine Alkylen-Einheit und/oder eine, eine Carbonatgruppe umfassende Einheit und/oder eine Methacrylat-Einheit und/oder eine Methylmethacrylat-Einheit und/oder eine Siloxan-Einheit und/oder eine Phosphazen-Einheit und/oder eine Phenylen-Einheit stehen. Zum Beispiel kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A,]-, -[An]-, -[An,]-, -[Aiv]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVN]-, -[AVIH]-, -[A,x]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -
[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ- (zumindest) für eine Siloxan- Einheit und/oder eine Phosphazen-Einheit und/oder eine Methacrylat-Einheit und/oder eine Methylmethacrylat-Einheit und/oder eine Phenylen-Einheit stehen. Insbesondere kann die Polymerrücken bildende Einheit -[AJ-, -[AJ-, -[Am]-, -[A|V]-, -[AJ-, -[Av,]-, -[Av,,]-, -[Av,,,]-, -[A,J-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- (zumindest) für eine Siloxan-Einheit und/oder eine Phosphazen-Einheit und/oder eine Methacrylat-Einheit und/oder eine
Methylmethacrylat-Einheit stehen.
RIO, RH, R13 und/oder R14 beziehungsweise R30, R32 und/oder R33 beziehungsweise R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 und/oder R45' beziehungsweise R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 und/oder R54' beziehungsweise R200, R201, R202 und/oder R203 beziehungsweise R210, R211, R212, 213 und/oder R214 beziehungsweise R100, RlOl und/oder RlOl' beziehungsweise R110, Rill, Rill', R112 und/oder R112' beziehungsweise R120, R120', R121 und/oder R121' beziehungsweise R130, R130', R131 und/oder R131 ' beziehungsweise R150 beziehungsweise R180, R180' R181 , R18V und/oder R182 können insbesondere jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff und/oder ein Halogenatom, insbesondere Fluor, und/oder eine Alkylgruppe und/oder eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere Oligo- Alkylenoxidgruppe, und/oder eine Alkoxygruppe und/oder eine
Phenylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Phenylenoxidgruppe, und/oder eine Phenoxygruppe und/oder eine Phenylengruppe, insbesondere Oligo- Phenylengruppe, und/oder eine Phenylgruppe und/oder eine Benzylengruppe, insbesondere Oligo-Benzylengruppe, und/oder eine Benzylgruppe und/oder eine Carbonylgruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonsäureestergruppe, insbesondere eine Lactongruppe, und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe und/oder eine geladene Gruppe, beispielsweise eine positiv geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, zum Beispiel eine quartäre Ammoniumgruppe und/oder eine quartäre Phosphoniumgruppe, und/oder eine negativ geladene Gruppe, insbesondere auf der Basis eines Leitsalzanions, insbesondere eines Lithium-Leitsalzanions, und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit, insbesondere eine Sulfonylimidgruppe, und/oder eine Sulfonatgruppe, beispielsweise eine Lithiumsulfonatgruppe und/oder eine Lithiumsulfonatgruppe, stehen.
R12 beziehungsweise R20, R21 und R22 beziehungsweise R31
beziehungsweise R40 beziehungsweise R50 beziehungsweise R60, R61 und R62 beziehungsweise R132 beziehungsweise R140 beziehungsweise R160 beziehungsweise R170 können insbesondere jeweils unabhängig voneinander für eine Alkylgruppe und/oder eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere Oligo- Alkylenoxidgruppe, und/oder eine Alkoxygruppe und/oder eine
Phenylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Phenylenoxidgruppe, und/oder eine Phenoxygruppe und/oder eine Phenylengruppe, insbesondere Oligo- Phenylengruppe, und/oder eine Phenylgruppe und/oder eine Benzylengruppe, insbesondere Oligo-Benzylengruppe, und/oder eine Benzylgruppe und/oder eine Carbonylgruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonatgruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbonsäureestergruppe und/oder eine, insbesondere cyclische und/oder acyclische, Carbamatgruppe stehen.
Der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das mindestens eine Polymer kann sowohl ein Homo-Polymer als auch ein Co-Polymer,
beispielsweise ein Block-Co-Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein alternierendes Co-Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, sein. Das Kathodenmaterial beziehungsweise der mindestens eine
Polymerelektrolyt kann beispielsweise sowohl ein Homo-Polymer als auch mehrere Homo-Polymere und/oder sowohl ein Co-Polymer als auch mehrere Co- Polymere, als auch eine Homo-Polymer-Co-Polymer-Mischung umfassen oder sein.
Im Rahmen einer Ausführungsform ist der mindestens eine Polymerelektrolyt ein Homo-Polymer beziehungsweise umfasst das Kathodenmaterial mindestens ein Homo-Polymer, welches mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
umfasst. A, X, x und Q können dabei wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Insbesondere kann dabei das Homo-Polymer eine der vorstehend erläuterten speziellen Wiederholungseinheiten umfassen. Im Rahmen einer anderen Ausführungsform ist der mindestens eine
Polymerelektrolyt ein Co-Polymer beziehungsweise umfasst das
Kathodenmaterial mindestens ein Co-Polymer, beispielsweise ein Block-Co- Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein alternierendes Co-Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, welches mindestens eine erste Wiederholungseinheit und mindestens eine zweite, von der mindestens einen ersten Wiederholungseinheit unterschiedliche Wiederholungseinheit umfasst, wobei die mindestens eine erste Wiederholungseinheit die allgemeine chemische Formel:
X
Q
aufweist. A, X, x und Q können dabei wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Beispielsweise kann dabei das Co-Polymer mindestens eine der vorstehend erläuterten speziellen Wiederholungseinheiten umfassen. Insbesondere kann die mindestens eine erste Wiederholungseinheit eine der vorstehend erläuterten speziellen Wiederholungseinheiten umfassen beziehungsweise sein.
Die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit kann dabei beispielsweise eine beliebige Polymerrücken bildende Einheit sein. Beispielsweise kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit eine Alkylenoxid- Einheit, beispielsweise eine perfluorierte Alkylenoxid-Einheit und/oder eine
Perfluoropolyether- Einheit, und/oder eine Carbonat- Einheit und/oder eine Siloxan- Einheit und/oder eine Phosphazen- Einheit und/oder eine
Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine Methacrylat- Einheit und/oder eine Phenylen- Einheit und/oder eine Phenylenoxid-Einheit und/oder eine Benzylen- Einheit und/oder eine Alkylen-Einheit und/oder eine Styrol- Einheit umfassen oder sein. Insbesondere kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit eine Alkylenoxid-Einheit und/oder eine Siloxan- Einheit und/oder eine Phosphazen- Einheit und/oder eine Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine Methacrylat- Einheit, beispielsweise eine Phenylenoxid-Einheit, und/oder eine Alkylen-Einheit und/oder eine Phenylen- Einheit umfassen oder sein. Gegebenenfalls kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit keine Gruppe Q aufweisen und beispielsweise eine, insbesondere einfache,
Alkylenoxid- Einheit, beispielsweise eine perfluorierte Alkylenoxid-Einheit und/oder eine Perfluoropolyether- Einheit, und/oder eine Carbonat- Einheit und/oder eine Siloxan- Einheit und/oder eine Phosphazen- Einheit und/oder eine
Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine Methacrylat- Einheit und/oder eine Phenylen- Einheit und/oder eine Phenylenoxid-Einheit und/oder eine Benzylen- Einheit und/oder eine Alkylen-Einheit, zum Beispiel eine Alkylenoxid-Einheit und/oder eine Phenylen- Einheit, oder eine sonstige Polymerrücken bildende Einheit, beispielsweise eine (Poly-)Styrol- Einheit, sein. (Poly-)phenylen-Einheiten und/oder (Poly-)Styrol- Einheiten, welche zu höheren
Glasübergangstemperaturen führen können, können im Hinblick auf
mechanische Eigenschaften vorteilhaft sein. Die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -
[Aiv]-, -[Av]-, -[Av,]-, -[Avil]-, -[Avil,]-, -[A,x]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, - [Az]- beziehungsweise -[AZJ- ,der mindestens einen ersten Wiederholungseinheit und die Polymerrücken bildende Einheit der mindestens einen zweiten
Wiederholungseinheit können gleichartig oder voneinander unterschiedlich sein und beispielsweise ausgewählt sein, aus der Gruppe der Alkylenoxid- Einheit/en, insbesondere Ethylenoxid- Einheit/en und/oder Propylenoxid-Einheit/en, und/oder, insbesondere organische, Carbonatgruppen umfassenden Einheit/en und/oder Siloxan- Einheit/en und/oder Phosphazen- Einheit/en und/oder
Methylmethacrylat- Einheit/en und/oder Methacrylat- Einheit/en und/oder eine Phenylen- Einheit und/oder eine Phenylenoxid-Einheit/en und/oder eine
Benzylen-Einheit/en und/oder eine Alkylen- Einheit en.
Insbesondere kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise -[AJ- , -[An]-, -[An,]-, -[Aiv]-, -[Av]-, -[AVI]-, -[AVn]-, -[AVIH]-, -[A,x]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ-, der mindestens einen ersten
Wiederholungseinheit und die Polymerrücken bildende Einheit der mindestens einen zweiten Wiederholungseinheit aus derselben Polymerklasse,
beispielsweise aus den im Zusammenhang mit -[A]-, -[AJ-, -[AJ-, -[Am]-, -[A|V]-, - [AJ-, -[Av,]-, -[Av,,]-, -[Av,,,]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- erläuterten Polymerklassen, zum Beispiel der Siloxan- Einheiten (aus der Klasse der Polysiloxane), ausgewählt sein. So kann vorteilhafterweise die Synthese vereinfacht werden. Gegebenenfalls können dabei die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[Aiv]-, -[Av]-, -[Av,]-, -[Avil]-, -[Avil,]-, -[Αχ]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, - [Az]- beziehungsweise -[AzJ-, der mindestens einen ersten Wiederholungseinheit und die Polymerrücken bildende Einheit der mindestens einen zweiten
Wiederholungseinheit jedoch voneinander unterschiedlich funktionalisiert sein.
Beispielsweise können jedoch auch die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise -[AJ-, -[AJ-, -[Am]-, -[Α,ν]-, -[Av]-, -[AVJ-, -[AViJ-, -[AvnJ-, -[Ax]-, -[AJ- . -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ-, der mindestens einen ersten Wiederholungseinheit und die Polymerrücken bildende Einheit der mindestens einen zweiten Wiederholungseinheit aus unterschiedlichen
Polymerklassen, beispielsweise aus den im Zusammenhang mit -[A]-, -[AJ-, -[AJ- , -[AiJ-, -[Aiv]-, -[AV]-, -[AVJ-, -[AVIJ-, -[AVIIJ-, -[Ax]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- erläuterten Polymerklassen, zum Beispiel Siloxan-Einheiten (aus der Klasse der Polysiloxane) und der Alkylenoxid- Einheiten (aus der Klasse der Polyalkylene beziehungsweise Polyether), ausgewählt sein und/oder sich durch unterschiedliche Funktionalisierungen, voneinander unterscheiden. So können vorteilhafterweise Polymerblöcke mit verschiedenen unter anderem mechanischen und/oder solvatisierenden und/oder elektrischen Eigenschaften realisiert werden, um so vorteilhafte
Solvatationseigenschaften kombiniert mit hohen lonenleitfähigkeiten einzustellen.
Ein Beispiel hiefür ist das Siloxan- Ethylenoxid-Co-Polymer der allgemeinen chemischen Formel:
R CH,
i i 3
— I—■ Si— θ~ CH -C H ~0" — J— Si ~o~I
i i
xq xq
, zum Beispiel
insbesondere wobei R für eine Alkylgruppe, zum Beispiel eine Methyl-, oder Propyl-Gruppe steht und wobei n für die Wiederholungszahl der
Ethylenoxid- Einheit, beispielsweise 1 < n < 10, steht. Die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, - [Aiv]-, -[Av]-, -[Av,]-, -[Avil]-, -[Avil,]-, -[Αχ]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Af]-, - [Az]- beziehungsweise -[AzJ-, der mindestens einen ersten Wiederholungseinheit und die Polymerrücken bildende Einheit der mindestens einen zweiten
Wiederholungseinheit können jedoch insbesondere aus derselben
Polymerklasse, beispielsweise der Phenylen-Einheiten (Polyphenylene) beziehungsweise der Alkylen-Einheiten (Polyolefine), ausgewählt sein und sich durch unterschiedliche Funktionalisierungen beziehungsweise fehlende
Funktionalisierungen, beispielsweise unterschiedliche Gruppen Q und/oder unterschiedliche Spacer, voneinander unterscheiden.
Beispiele hiefür sind das Phenylen-Phenylen-Co-Polymer der allgemeinen chemischen Formel:
insbesondere wobei n für die Wiederholungszahl der Phenylen- Einheit der unsubstituierten Wiederholungseinheit, beispielsweise für 0 < n < 3, steht, und/oder
das Phenylen-Phenylen-Co-Polymer der allgemeinen chemischen Formel:
insbesondere wobei n und n* für die Wiederholungszahlen der unsubstituierten Phenylen-Einheiten stehen und beispielsweise dabei 0 < n < 3 und 0 < n* < 3 ist, und/oder das Alkylen-Alkylen-Co-Polymer der allgemeinen chemischen Formel:
Zum Beispiel kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit eine Polymerrücken bildendende Struktureinheit, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der Siloxan-Einhei1 en und/oder Phosphazen-Einhei1 en und/oder Methylmethacrylat-Einhei1 en und/oder Methacrylat-Einhei1 en und/oder
Phenylen-Einhei1/en, zum Beispiel mit einer, eine Carbonatgruppe und/oder eine Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Oligo-Alkylenoxid, enthaltenden Seitengruppe aufweisen. Dabei kann die, die Carbonatgruppe und/oder Alkylenoxidgruppe enthaltende Seitengruppe zum Beispiel an ein Atom der Polymerrücken bildenden Struktureinheit angebunden sein. Die, die Carbonatgruppe und/oder Alkylenoxidgruppe enthaltende Seitengruppe, insbesondere die Carbonatgruppe, kann jedoch auch cyclisch an zwei Atome der Polymerrücken bildenden
Struktureinheit, angebunden sein. Der ausgebildete Polymerrücken kann dabei selbst Carbonatgruppen beziehungsweise Alyklenoxidgruppen umfassen, beispielsweise ein Polycarbonat beziehungsweise ein Polyalkylenoxid, sein oder auch Carbonatgruppen beziehungsweise Alyklenoxidgruppen frei sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit jedoch eine von der mindestens einen ersten
Wiederholungseinheit unterschiedliche Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
Q
. Beispielsweise kann die mindestens eine zweite
Wiederholungseinheit eine der vorstehend erläuterten speziellen
Wiederholungseinheiten umfassen beziehungsweise sein. Beispielsweise können dabei die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise -[AJ-, -[AM]-, -[Am]-, -[Α,ν]-, -[Av]-, -[AVi]-, -[AVII]-, -[Avm]-, -[Ax]-, -[AJ- . -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- beziehungsweise -[AzJ-, der mindestens einen ersten Wiederholungseinheit und die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise -[AJ-, -[AJ-, -[AMJ-, -[Α,ν]-, -[Av]-, -[AVJ-, -[AViJ-, -[AvnJ-, -[Ax]-, -[AJ-
. -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[Az]- beziehungsweise -[AZJ-, der mindestens einen zweiten Wiederholungseinheit aus unterschiedlichen Polymerklassen, beispielsweise der Siloxan-Einheiten (Polysiloxane) und der Alkylenoxid- Einheiten (Polyalkylene, Polyether), ausgewählt sein und/oder sich durch unterschiedliche Funktionalisierungen, voneinander unterscheiden.
Die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise -[AJ-, -[AJ-, -[Am]-, - [Av]-, -[Av]-, -[Av,]-, -[Av,,]-, -[AvnJ-, -[A,x]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, - [AJ- beziehungsweise -[AZJ-, der mindestens einen ersten Wiederholungseinheit und die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, beispielsweise beispielsweise -[AJ-
, -[AJ-, -[An,]-, -[Av]-, -[Av]-, -[AVJ-, -[AVJ-, -[AViJ-, -[Ax]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, ■[AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ-, der mindestens einen zweiten Wiederholungseinheit können jedoch insbesondere aus derselben
Polymerklasse, beispielsweise der Siloxan- Einhei1 en (Polysiloxane) und/oder Phosphazen- Einheit en (Polyphosphazene) und/oder Methylmethacrylat-
Einheit en (Methylmethacrylate) und/oder Methacrylat- Einhei1 en (Methacrylate) und/oder der Phenylen-Einheit/en (Polyphenylene) beziehungsweise der Alkylen- Einheiten (Polyolefine), ausgewählt sein und sich durch unterschiedliche
Funktionalisierungen beziehungsweise fehlende Funktionalisierungen, beispielsweise unterschiedliche Gruppen Q und/oder unterschiedliche Spacer, voneinander unterscheiden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst beziehungsweise ist der Polymerelektrolyt mindestens ein Co-Polymer (P), beispielsweise ein Block-Co- Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein alternierendes
Co-Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, insbesondere ein Block-Co- Polymer, beispielsweise ein Kamm-Co-Polymer, der allgemeinen chemischen Formel: <†i > xi
Q1 Q2
wobei die Wiederholungseinheit
Q1 Q2
und
voneinander unterschiedliche Wiederholungseinheiten der allgemeinen c Formel:
I sind. Beispielsweise können dabei die Wiederholungseinheiten vorstehend erläuterte spezielle Wiederholungseinheiten umfassen beziehungsweise sein.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfassen dabei die Wiederholungseinheiten
-Ι- Λ und voneinander unterschiedliche
Wiederholungseinheiten der allgemeinen chemischen Formel:
R10 R14
(X bK)'xb
R13
R20— N-R22
i ©
R21 θΖ
und/oder und/oder
und/oder
und/oder beispielsweise , und/oder
R121 ' R140
und/oder und/oder
und/oder
und/oder beziehungsweise stehen für mindestens eine Wiederholungseinheit der vorstehenden allgemeinen chemischen Formeln. Die Kombination von den vorstehenden Wiederholungseinheiten, kann - verglichen mit den entsprechenden Homopolymeren - zu einer Erhöhung der lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, gegebenenfalls in Mischung mit Lithiumsalz, führen. Das Molekulargewicht beziehungsweise die mittlere Anzahl an Wiederholungseinheiten der Polymere kann dabei eng mit der Glastemperatur des reinen Polymers zusammenhängen, welche die resultierenden Lithiumionenleitfähigkeit der Polymer/Salzmischung maßgeblich bestimmen kann.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst die mindestens eine erste Wiederholungseinheit, beispielsweise die
Wiederholungseinheit:
Q4
(mindestens) eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
, beispielsweise
, und/oder und/oder
er
und/oder und/oder
r
und/oder beispielsweise
o=s=o
I
ΝΘ ©z
o=s=o
i
CF3
, beziehungsweise steht dafür. Auch die Kombination von den vorstehenden Wiederholungseinheiten mit Wiederholungseinheiten die eine Oligo-Ethylenoxid-Funktion, zum Beispiel eine (Oligo-)Ethylenoxidgruppe mit 1 < n!V beziehungsweise n!X < 15, beispielsweise 2 < n!V beziehungsweise n!X < 6, Wiederholungseinheiten, tragen, kann - verglichen mit den entsprechenden Homopolymeren - zu einer Erhöhung der lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, gegebenenfalls in Mischung mit Lithiumsalz, führen.
Die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit, beispielsweise die
ngseinheit:
(^ 2^ 2
Q2 kann daher beispielsweise eine oder mehrere Wiederholungseinheiten die eine Oligo-Ethylenoxid-Funktion, zum Beispiel eine (Oligo-)Ethylenoxidgruppe mit 1 < n < 15, beispielsweise 2 < n < 6, Wiederholungseinheiten, tragen, umfassen beziehungsweise sein.
Im Rahmen einer weiteren, zusätzlichen oder alternativen, speziellen
Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst die mindestens eine zweite ngseinheit, beispielsweise die Wiederholungseinheit:
Q2
(mindestens) eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
beziehungsweise steht dafür.
Um die Lösung von Polysulfiden möglichst gering zu halten, kann beispielsweise der Anteil an Ethylenoxideinheiten gering, beispielsweise möglichst gering, gehalten werden. Durch das Fluorieren der Ethylenoxideinheiten
beziehungsweise auch von Polyethern, insbesondere von Polyethylenoxid und/oder Polypropylenoxid, kann die Polysulfidlöslichkeit jedoch zurückgedrängt werden. Insbesondere kann daher die mindestens eine zweite
Widerholungseinheit perfluorierte Alkylenoxideinheiten, insbesondere
perfluorierte Ethylenoxideinheiten, aufweisen beziehungsweise ein
Perfluoropolyether sein. Beispielsweise könne die Gruppe R130-132
beziehungsweise R180-R182 perfluoriert sein und/oder für ein Fluoratom stehen.
Wie bereits erläutert, kann aus diesen Gründen auch der Spacer X, (X|), (XM),
(Xlll), (Xiv), (Xv), (Xvi), (Χνιι), (Xvni), (Xix), (Xa), (Xb), , , , (Xf), (Xz) beziehungsweise (XZi) und/oder die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, -[AJ-, - [AM]-, -[An,]-, -[Aiv]-, -[Av]-, -[Avi]-, -[Avil]-, -[AVin]-, -[A,x]-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, -[AJ-, - [AJ-, -[Af]-, -[AJ- beziehungsweise -[AZJ- - und/oder die Gruppe Q
beziehungsweise Q+ beziehungsweise Q" - beziehungsweise die Gruppen mit R10-R213 perfluorierte Alkylenoxidgruppen, insbesondere perfluorierte
Ethylenoxidgruppen und/oder perfluorierte Propylenoxidgruppen, beispielsweise perfluorierte Oligo-Alkylenoxidgruppen, beispielsweise perfluorierte Oligo- Ethylenoxidgruppen und/oder perfluorierte Oligo-Propylenoxidgruppen, aufweisen und/oder perfluoriert sein. Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst beziehungsweise ist der Polymerelektrolyt (mindestens) ein Co-Polymer (P), beispielsweise ein Block-Co- Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein alternierendes Co-Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, insbesondere ein Block-Co- Polymer, beispielsweise ein Kamm-Co-Polymer, der allgemeinen chemischen Formel:
Beispielsweise kann der Polymerelektrolyt auf einem Co-Polymer, beispielsweise einem Block-Co-Polymer, zum Beispiel einem Multi-Block-Co-Polymer, und/oder einem alternierenden Co-Polymer und/oder einem statistischen Co-Polymer, dieser allgemeinen chemischen Formel basieren beziehungsweise ein solches sein. Beispielsweise kann das Co-Polymer ein Block-Co-Polymer oder ein alternierendes Co-Polymer oder ein statistisches Co-Polymer, zum Beispiel ein Block-Co-Polymer oder ein alternierendes Co-Polymer, sein. Insbesondere kann das Co-Polymer dieser allgemeinen chemischen Formel ein Block-Co-Polymer sein. Durch ein derartiges Co-Polymer, beispielsweise Block-Co-Polymere, zum Beispiel Kamm-Co-Polymer, kann vorteilhafterweise eine vergleichsweise hohe Lithiumionenleitfähigkeit erzielt werden.
Zum Beispiel kann dabei der Polymerelektrolyt ein Co-Polymer, beispielsweise ein Block-Co-Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein alternierendes Co-Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, insbesondere ein Block-Co-Polymer, beispielsweise ein Kamm-Co-Polymer, der allgemeinen chemischen Formel:
beziehungsweise
umfassen, beispielsweise darauf basieren, zum Beispiel sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst beziehungsweise ist der Polymerelektrolyt (mindestens) ein Co-Polymer (P), beispielsweise ein Block-Co- Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein alternierendes Co-Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, insbesondere ein Block-Co- Polymer, beispielsweise ein Kamm-Co-Polymer, der allgemeinen chemischen Formel:
Beispielsweise kann der Polymerelektrolyt auf einem Co-Polymer, beispielsweise einem Block-Co-Polymer, zum Beispiel einem Multi-Block-Co-Polymer, und/oder einem alternierenden Co-Polymer und/oder einem statistischen Co-Polymer, dieser allgemeinen chemischen Formel basieren beziehungsweise ein solches sein. Beispielsweise kann das Co-Polymer ein Block-Co-Polymer oder ein alternierendes Co-Polymer oder ein statistisches Co-Polymer, zum Beispiel ein Block-Co-Polymer oder ein alternierendes Co-Polymer, sein. Insbesondere kann das Co-Polymer dieser allgemeinen chemischen Formel ein Block-Co-Polymer sein. Durch ein derartiges Co-Polymer, beispielsweise Block-Co-Polymere, zum Beispiel Kamm-Co-Polymer, kann vorteilhafterweise eine vergleichsweise hohe Lithiumionenleitfähigkeit erzielt werden.
Zum Beispiel kann dabei der Polymerelektrolyt ein Co-Polymer, beispielsweise ein Block-Co-Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein alternierendes Co-Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, insbesondere ein Block-Co-Polymer, beispielsweise ein Kamm-Co-Polymer, der allgemeinen chemischen Formel:
umfassen, beispielsweise darauf basieren, zum Beispiel sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der Polymerelektrolyt (weiterhin) mindestens ein (einfach oder mehrfach) fluoriertes, beispielsweise perfluoriertes, und/oder Lithiumsulfonat substituiertes Polymer. Beispielsweise kann das mindestens eine, fluorierte und/oder Lithiumsulfonat substituierte Polymer ein Perfluoropolyether und/oder ein Lithiumsulfonat substituiertes, insbesondere fluoriertes, beispielsweise perfluoriertes, Polyolefin, beispielsweise Tetrafluorethylen- Polymer, und/oder ein Lithiumsulfonat substituierter, insbesondere fluorierter, beispielsweise perfluorierter, Polyether, zum Beispiel ein Lithiumionen haltiges, zum Beispiel Lithiumionen ausgetauschtes, Nafion, und/oder ein Lithiumsulfonat substituiertes, insbesondere fluoriertes,
beispielsweise perfluoriertes, Polyphenylen, sein. So kann die Lithiumleitfähigkeit gegebenenfalls weiter gesteigert werden. Lithiumsulfonat substituierte und/oder fluorierte Polymere, wie Lithium-Nafion und/oder mit Lithiumsulfonat substituierte Polyphenylene und/oder fluorierte, insbesondere perfluorierte, Polyether (Perfluoropolyether), können vorteilhaft in Lithium-Schwefel-Zellen, zum Beispiel mit einem Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise SPAN, als
Kathodenaktivmaterial, eingesetzt werden, insbesondere da so eine reduzierte Polysulfidlöslichkeit erzielt werden kann. Fluorierte, insbesondere perfluorierte, Polyether (Perfluoropolyether), können dabei in Lithium-Schwefel-Zellen, zum Beispiel mit einem Schwefel- Kohlenstoff- Komposit, beispielsweise SPAN, als Kathodenaktivmaterial, besonders vorteilhaft in Kombination mit mindestens einem Lithium- Leitsalz eingesetzt werden. Lithium-Nafion kann beispielsweise eine Wiederholungseinheitenkombination aus einer unsubstituierten Tetrafluorethylen- Einheit und einer Lithiumsulfonat substituierten
Tetrafluorethylen- Einheit, beispielsweise mit einem Oligo-Alkylenoxid-Spacer, aufweisen und beispielsweise auf der allgemeinen chemischen Formel:
basieren, wobei n für die Wiederholungszahl der unsubstituierten
Tetrafluorethylen- Einheiten und n* für die Wiederholungszahl der
Wiederholungseinheitenkombination steht.
Ein weiteres Beispiel für ein Lithiumsulfonat substituiertes, beispielsweise fluoriertes, zum Beispiel perfluoriertes, Polymer, ist ein Lithiumsulfonat substituiertes Polyphenylen mit einer Lithiumsulfonat substituierten Phenylen- Einheit und gegebenenfalls einer unsubstituierten Phenylen- Einheit,
beispielsweise welches auf der allgemeinen chemischen Formel:
basiert, insbesondere wobei n für die Wiederholungszahl der unsubstituierten Phenylen- Einheiten, beispielsweise 0 < n < 3, steht.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der Polymerelektrolyt eine Polymermischung, insbesondere ein Polymerblend, aus mindestens einem ersten Polymer und mindestens einem zweiten Polymer. Dabei kann das mindestens eine erste Polymer (mindestens) ein erfindungsgemäßes Polymer, beispielsweise Homo-Polymer und/oder Co-Polymer, beispielsweise ein Block- Co-Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein
alternierendes Co-Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, insbesondere ein Block-Co-Polymer, beispielsweise ein Kamm-Co-Polymer, umfassen beziehungsweise sein, insbesondere welches mindestens eine
Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
umfasst. A, X, x und Q können dabei wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Beispielsweise kann dabei die Polymermischung Co-Polymer mindestens eine der vorstehend erläuterten speziellen Wiederholungseinheiten umfassen. Insbesondere kann die mindestens eine erste Wiederholungseinheit eine der vorstehend erläuterten speziellen Wiederholungseinheiten umfassen beziehungsweise sein.
Das mindestens eine zweite Polymer kann dabei beispielsweise (mindestens) ein beliebiges Polymer sein. Beispielsweise kann das mindestens eine zweite Polymer ein Polyalkylenoxid (Polyether), insbesondere einen Perfluoropolyether, und/oder ein Polycarbonat und/oder ein Polysiloxan und/oder ein
Polyphosphazen und/oder ein Polymethylmethacrylat und/oder ein
Polymethacrylat und/oder ein Polyphenylen und/oder ein Polyphenylenoxid und/oder ein Polybenzylen und/oder ein Polyolefin und/oder ein Polystyrrol umfassen oder sein. Zum Beispiel kann das mindestens eine zweite Polymer ein Polyalkylenoxid und/oder ein Polysiloxan und/oder ein Polyphosphazen und/oder ein Polymethylmethacrylat und/oder ein Polymethacrylat und/oder ein Polyolefin und/oder ein Polyphenylen, insbesondere ein Polyalkylenoxid und/oder Polyolefin und/oder ein Polyphenylen, umfassen oder sein.
Zum Beispiel kann die mindestens eine zweite Polymer keine Gruppe Q aufweisen und beispielsweise eine, insbesondere einfaches, Polyalkylenoxid (Polyether), insbesondere einen Perfluoropolyether, und/oder Polycarbonat und/oder Polysiloxan und/oder Polyphosphazen und/oder Polymethylmethacrylat und/oder Polymethacrylat und/oder Polyphenylen und/oder Polyphenylenoxid und/oder Polybenzylen- Einheit und/oder Polyolefin, zum Beispiel ein
Polyalkylenoxid (Polyether) und/oder Polyphenylen, beispielsweise einem para- Polyphenylen, und/oder Polystyrrole oder ein sonstiges Polymer sein. Perfluoropolyether, gegebenenfalls in Kombination mit mindestens einem
Lithium- Leitsalz, können als Polymerelektrolyt insbesondere in Lithium-Schwefel- Zellen, insbesondere mit SPAN als Kathodenmaterial, vorteilhaft verwendet werden. (Poly-)phenylen- Einheiten und/oder (Poly-)Styrol-Einheiten, welche zu höheren Glasübergangstemperaturen führen können, können im Hinblick auf mechanische Eigenschaften, insbesondere als lithiumionen-leitfähige Matrix für SPAN, vorteilhaft sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst beziehungsweise ist das mindestens eine zweite Polymer jedoch (mindestens) ein erfindungsgemäßes Polymer, insbesondere Homopolymer und/oder Co-Polymer, mit mindestens einer, von der mindestens einen Wiederholungseinheit des mindestens einen ersten Polymers unterschiedlichen Wiederholungseinheit, insbesondere der allgemeinen chemischen Formel:
, und/oder mindestens ein, fluoriertes und/oder Lithiumsulfonat substituiertes Polymer, insbesondere einen Perfluoropolyether und/oder ein Lithiumsulfonat substituiertes, insbesondere fluoriertes, Polyolefin und/oder einen Lithiumsulfonat substituierten, insbesondere fluorierten, Polyether und/oder ein Lithiumsulfonat substituiertes, insbesondere fluoriertes, Polyphenylen, beispielsweise ein Lithiumionen haltiges, zum Beispiel Lithiumionen
ausgetauschtes, Nafion. A, X, x und Q können dabei wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. So kann die Lithiumleitfähigkeit gegebenenfalls weiter gesteigert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst beziehungsweise ist der mindestens eine Polymerelektrolyt mindestens ein Polymer, insbesondere Polymerelektrolyten, aufweisend mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel: wobei -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit steht,
wobei X für einen Spacer steht, wobei x für die Anzahl des Spacers X steht und 1 oder 0 ist, und wobei Q für eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+ steht oder wobei Q für eine positiv geladene Gruppe Q+ und ein Gegenion Z" steht. Dies hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da hierdurch die lonendissoziation erhöht und die Polysulfidlöslichkeit verringert werden kann.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst
beziehungsweise ist der mindestens eine Polymerelektrolyt:
- (mindestens) ein Co-Polymer, beispielsweise ein Block-Co-Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, und/oder ein alternierendes Co-Polymer und/oder ein statistisches Co-Polymer, insbesondere ein Block-Co-Polymer, beispielsweise ein Kamm-Co-Polymer, welches mindestens eine erste Wiederholungseinheit und mindestens eine zweite, von der mindestens einen ersten Wiederholungseinheit unterschiedliche Wiederholungseinheit aufweist, wobei die mindestens eine erste Wiederholungseinheit die allgemeine chemische Formel:
aufweist, und/oder
- eine Polymermischung, insbesondere ein Polymerblend, aus mindestens einem ersten Polymer und mindestens einem zweiten Polymer, wobei das mindestens eine erste Polymer mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
aufweist.
A, X, x und Q können dabei wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein.
Beispielsweise kann dabei das (Co-)Polymer beziehungsweise die
Polymermischung mindestens eine der vorstehend erläuterten speziellen Wiederholungseinheiten umfassen. Besonders vorteilhaft können Wiederholungseinheiten mit einer positiv geladenen Gruppe Q+ und einem Gegenion Z" und/oder mit einer negativ geladenen Gruppe Q" und einem Gegenion Z+ in Kombination mit ungeladenen, ionenleitfähigen beziehungsweise -leitenden, Gruppen, beispielsweise
Alkylenoxidgruppen und/oder cyclischen und/oder acyclischen Carbonatgruppen und/oder cyclischen und/oder acyclischen Carbonsäureestergruppen, beispielsweise Lactongruppen und/oder cyclischen und/oder acyclischen Carbamatgruppen, insbesondere Alkylenoxidgruppen, wie Oligo-Alkylenoxid- Gruppen und/oder Polyethern, herausgestellt, da durch die positiv
beziehungsweise negativ geladene Gruppe Q+ beziehungsweise Q" die lonendissoziation erhöht und durch die ungeladene Gruppe Q die lonenmobilität erhöht werden kann, was insgesamt zu einer deutlichen Steigerung der lonenleitfähigkeit, beispielsweise Lithiumionenleitfähigkeit, führen kann. Daher kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit und/oder das mindestens eine zweite Polymer insbesondere ein Alkylenoxid und/oder eine cyclische Carbonatgruppe und/oder eine Lactongruppe und/oder eine cyclische Carbamatgruppe und/oder eine acyclische Carbonatgruppe und/oder eine acyclische Carbonsäureestergruppe und/oder eine acyclische Carbamatgruppe aufweisen.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist
- die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit eine Alkylenoxid- Einheit und/oder eine Wiederholungseinheit, die eine Alkylenoxid-Funktion
(Alkylenoxid-Gruppe) trägt, und/oder
- das mindestens eine zweite Polymer ein Polyalkylenoxid (Polyether) und/oder weist eine Wiederholungseinheit auf, die eine Alkylenoxid-Funktion
(Alkylenoxid-Gruppe) trägt.
Eine Kombination von einer positiv oder negativ geladenen Gruppe Q+ ,Q" und einem Alkylenoxid, beispielsweise einer Alkylenoxid- Einheit und/oder einer
Alkylenoxid-Funktion und/oder einem Polyalkylenoxid, hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da durch die positiv beziehungsweise negativ geladene Gruppe Q+ beziehungsweise Q" die lonendissoziation erhöht und durch das Alkylenoxid die lonenmobilität erhöht werden kann, was insgesamt zu einer deutlichen Steigerung der lonenleitfähigkeit, beispielsweise
Lithiumionenleitfähigkeit, führen kann.
Insbesondere kann das Co-Polymer ein Block-Co-Polymer, zum Beispiel ein Multi-Block-Co-Polymer, sein. Dabei kann insbesondere die Länge der Blöcke so gewählt sein, dass das Leitsalz, insbesondere Lithium-Leitsalz, dissoziert vorliegt und gleichzeitig eine ausreichende Beweglichkeit der Ionen, insbesondere Lithiumionen, im Alkylenoxid, beispielsweise Polyether, vorliegt. Die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit kann insbesondere eine
Alkylenoxid- Einheit und/oder eine Wiederholungseinheit, die eine Alkylenoxid- Funktion, beispielsweise eine Oligo-Alkylenoxid-Funktion, zum Beispiel mit 1 beziehungsweise 2 bis 15, beispielsweise 2 bis 6 Wiederholungseinheiten, trägt, sein. Beispielsweise kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit eine Ethylenoxid- Einheit und/oder eine Propylenoxid- Einheit und/oder eine
Wiederholungseinheit sein, die eine Ethylenoxid-Funktion und/oder eine
Propylenoxid-Funktion, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxid-Funktion und/oder eine Oligo-Propylenoxid-Funktion, beispielsweise mit 1 beziehungsweise 2 bis 15, beispielsweise 2 bis 6 Wiederholungseinheiten, trägt. Insbesondere kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit eine Ethylenoxid- Einheit und/oder eine Wiederholungseinheit sein, die eine Ethylenoxid-Funktion, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxid-Funktion, beispielsweise eine (Oligo-)Ethylenoxidgruppe mit 1 beziehungsweise 2 bis 15, beispielsweise 2 bis 6 Wiederholungseinheiten, trägt. Das mindestens eine zweite Polymer kann insbesondere ein Polyalkylenoxid
(Polyether) sein und/oder eine Wiederholungseinheit aufweisen, die eine
Alkylenoxid-Funktion, beispielsweise eine Oligo-Alkylenoxid-Funktion, zum Beispiel mit 1 beziehungsweise 2 bis 15, beispielsweise 2 bis 6
Wiederholungseinheiten, trägt. Beispielsweise kann das mindestens eine zweite Polymer ein Polyethylenoxid (PEO) und/oder Polypropylenoxid sein und/oder eine Wiederholungseinheit aufweisen, die eine Ethylenoxid-Funktion und/oder eine Propylenoxid-Funktion, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxid-Funktion und/oder eine Oligo-Propylenoxid-Funktion, beispielsweise mit 1
beziehungsweise 2 bis 15, beispielsweise 2 bis 6 Wiederholungseinheiten, trägt. Insbesondere kann das mindestens eine zweite Polymer ein Polyethylenoxid (PEO) sein und/oder eine Wiederholungseinheit aufweisen, die eine Ethylenoxid- Funktion, zum Beispiel eine Oligo-Ethylenoxid-Funktion, beispielsweise eine (Oligo-)Ethylenoxidgruppe mit 1 beziehungsweise 2 bis 15, beispielsweise 2 bis 6 Wiederholungseinheiten, trägt.
Gegebenenfalls kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit und/oder das mindestens eine zweite Polymer fluoriert und/oder mit Lithiumsulfonat substituiert sein. Beispielsweise kann die mindestens eine zweite
Wiederholungseinheit und/oder das mindestens eine zweite Polymer ein
Perfluoropolyether und/oder ein Lithiumsulfonat substituiertes, insbesondere fluoriertes, Polyolefin und/oder ein Lithiumsulfonat substituierter, insbesondere fluorierter, Polyether und/oder ein Lithiumsulfonat substituiertes, gegebenenfalls fluoriertes, Polyphenylen umfassen oder sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist
- die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit eine teilweise oder
vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Alkylenoxid- Einheit und/oder eine Wiederholungseinheit, die eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Alkylenoxid-Funktion, beispielsweise Oligo- Alkylenoxid-Funktion, trägt, und/oder
- das mindestens eine zweite Polymer ein teilweise oder vollständig fluoriertes, insbesondere perfluoriertes, Polyalkylenoxid (Perfluorpolyether) und/oder weist eine Wiederholungseinheit auf, die eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Alkylenoxid-Funktion, beispielsweise Oligo-Alkylenoxid-Funktion, trägt.
Durch eine Fluorierung kann vorteilhafterweise die Polysulfidlöslichkeit reduziert werden.
Die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit kann insbesondere eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Alkylenoxid-
Einheit und/oder eine Wiederholungseinheit, die eine eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Alkylenoxid-Funktion, beispielsweise eine Oligo-Alkylenoxid-Funktion, zum Beispiel mit 1
beziehungsweise 2 bis 15, beispielsweise 2 bis 6 Wiederholungseinheiten, trägt, sein. Beispielsweise kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Ethylenoxid- Einheit und/oder Propylenoxid-Einheit und/oder eine Wiederholungseinheit sein, die eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte,
Ethylenoxid-Funktion und/oder Propylenoxid-Funktion trägt. Insbesondere kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Ethylenoxid-Einheit und/oder eine
Wiederholungseinheit sein, die eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Ethylenoxid-Funktion, zum Beispiel eine Oligo- Ethylenoxid-Funktion, trägt.
Das mindestens eine zweite Polymer kann insbesondere ein teilweise oder vollständig fluoriertes, insbesondere perfluoriertes, Polyalkylenoxid (Polyether) sein und/oder eine Wiederholungseinheit aufweisen, die eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Alkylenoxid-Funktion, beispielsweise eine Oligo-Alkylenoxid-Funktion, zum Beispiel mit 1
beziehungsweise 2 bis 15, beispielsweise 2 bis 6 Wiederholungseinheiten, trägt. Beispielsweise kann das mindestens eine zweite Polymer ein teilweise oder vollständig fluoriertes, insbesondere perfluoriertes, Polyethylenoxid und/oder Propylenoxid sein und/oder eine Wiederholungseinheit aufweisen, die eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Ethylenoxid- Funktion und/oder Propylenoxid-Funktion trägt. Insbesondere kann das mindestens eine zweite Polymer ein teilweise oder vollständig fluoriertes, insbesondere perfluoriertes, Polyethylenoxid sein und/oder eine
Wiederholungseinheit aufweisen, die eine teilweise oder vollständig fluorierte, insbesondere perfluorierte, Ethylenoxid-Funktion, zum Beispiel eine Oligo- Ethylenoxid-Funktion, trägt.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst beziehungsweise ist der mindestens eine Polymerelektrolyt mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel: und/oder
und/oder und/oder
insbesondere wobei die mindestens eine erste Wiederholungseinheit, beispielsweise die Wiederholungseinheit:
+†,+
( 1 ) χΐ
Q1
, und/oder das mindestens eine erste Polymer mindestens eine Wiederholungseinheit der vorstehenden allgemeinen chemischen Formel aufweist. Die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit, beispielsweise die ngseinheit:
Q., kann dabei beispielsweise (mindestens) eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
, beispielsweise
, und/oder und/oder
R140 R150
und/oder
(^VII^xvii ^VIII^ viii
umfassen beziehungsweise dafür stehen. Insbesondere kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit, b ise die Wiederholungseinheit:
Q2 dabei beispielsweise (mindestens) eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder umfassen beziehungsweise dafür stehen. Zum Beispiel kann das Co-Polymer Poly[(4- styrolsulfonyl)(trifluoromethansulfonyl)imid] sein,
Gegebenenfalls kann das Co-Polymer (P) weiterhin mindestens eine dritte Wiederholungseinheit und/oder die Polymermischung weiterhin mindestens ein drittes, insbesondere von dem ersten Polymer und dem zweiten Polymer unterschiedliches, Polymer umfassen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der Polymerelektrolyt weiterhin mindestens ein Leitsalz, insbesondere Lithium-Leitsalz. So kann gegebenenfalls die lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, weiter erhöht werden. Je nach Block-Co-Polymer kann trotz einer hohen Transferzahl eine geringe Beimischung eines Leitsalzes, insbesondere Lithium- Leitsalzes, von Vorteil sein, um den Glaspunkt des Block-Co-Polymers zu verringern und damit die Gesamtmobilität der Lithiumionen im System zu erhöhen, was jedoch auf Kosten einer Reduktion der Transferzahl gehen kann. Idealerweise kann in diesem Fall ein Leitsalz, insbesondere Lithium- Leitsalz, verwendet werden, dessen Anion gut mit der Gruppe Q wechselwirkt. Zum Beispiel kann Lithiumbis(trifluormethansulfonyl)imid (LiTFSI) bei einer
Sulfonylimidgruppe eingesetzt werden. Das Leitsalz kann beispielsweise ein Lithiumleitsalz oder ein Natriumleitsalz, insbesondere ein Lithiumleitsalz, sein. Als Lithiumsalze können gängige Lithium-Leitsalze eingesetzt werden.
Beispielsweise kann das mindestens eine Lithium-Leitsalz
Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) und/oder Lithiumbis(trifluormethan- sulfonyl)imid (LiTFSI) und/oder Lithiumbisoxalatoborat (LiBOB) und/oder Trifluormethansulfonat (LiTriflate) und/oder Lithiumperchlorat (L1CIO4) und/oder Lithiumdifluorooxalatoborat (LiDFOB) und/oder Lithiumtetrafluoroborat (LiBF4) und/oder Lithiumbromid (LiBr) und/oder Lithiumiodid (Lil) und/oder Lithiumchlorid (LiCI) umfassen oder sein. Dabei können das Anion Z" und das Anion des mindestens einen Lithium-Leitsalzes unterschiedlich oder identisch sein.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind das Anion des mindestens einen Leitsalzes, insbesondere Lithium-Leitsalzes, und Z" beziehungsweise Q" aus der gleichen Anionenklasse, beispielsweise der
Sulfonylimide, zum Beispiel Trifluormethansulfonylimid und/oder
Pentafluorethansulfonylimid und/oder Fluorsulfonylimid, insbesondere
Ttrifluormethansulfonylimid, ausgewählt. So können vorteilhafterweise unerwünschte Nebenreaktionen vermieden werden und insbesondere zudem erzielt werden, dass das Anion des mindestens einen Leitsalzes und Z" beziehungsweise Q" Alkaliionen, insbesondere Lithiumionen, ähnlich, beispielsweise gleich, stark koordinieren, was sich vorteilhaft auf die
lonenmobilität auswirken kann. Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist das mindestens eine Leitsalz, insbesondere Lithium-Leitsalz, das Gegenion Z" beziehungsweise Z+ des Polymers beziehungsweise Polymerelektrolyten, insbesondere der positiv geladenen Gruppe Q+ beziehungsweise der negativ geladenen Gruppe Q", auf. Beispielsweise kann das Anion Z" gleich dem Anion des mindestens einen Leitsalzes, insbesondere Lithium-Leitsalzes, sein.
Die Lithiumsalzkonzentration kann insbesondere von der Anzahl der
Sauerstoffatome im Polymer beziehungsweise Polymerelektrolyten abhängen. Insbesondere kann das stöchiometrische Verhältnis von Lithiumionen des mindestens einen Lithium-Leitsalzes zu Sauerstoffatomen des
Polymerelektrolyten beziehungsweise des Polymers in einem Bereich 1:2 bis 1:100, insbesondere von 1:5 beziehungsweise 1:10 bis 1:25, beispielsweise vom 1:10 bis 1:15, liegen. Dies kann vorteilhafterweise ein optimaler Bereich im Hinblick auf die effektiven, mobilen Ladungsträger und die Mobilität in
Abhängigkeit von der Glastemperatur sein. Das stöchiometrische Verhältnis von Lithiumionen des mindestens einen Lithium-Leitsalzes zu
Wiederholungseinheiten des Polymerelektrolyten beziehungsweise des Polymers kann beispielsweise in einem Bereich von 2:1 bis 1:100 liegen. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform sind die Partikel mit einem ionenleitfähigen beziehungsweise ionenleitenden, insbesondere
lithiumionenleitfähigen beziehungsweise lithiumionenleitenden, Polymer beziehungsweise Polymerelektrolyten, beispielsweise der allgemeinen chemischen Formel:
Q und/oder mit Polyethylenglycol und/oder Polyethylenoxid, beschichtet. So können Polysulfide vorteilhafterweise besonders effektiv an einem Wegdiffundieren gehindert werden. A, X, x und Q können dabei wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Die Beschichtung kann dabei beispielsweise ein vorstehend beschriebenes Polymer beziehungsweise Polymerelektrolyten umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein. Beispielsweise kann dabei das Polymer der Beschichtung mindestens eine der vorstehend erläuterten speziellen Wiederholungseinheiten umfassen.
Des Weiteren ist es möglich die Leitfähigkeit durch die Beimischung von ionischen Flüssigkeiten (Englisch: lonic Liquids) zu erhöhen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das Kathodenmaterial daher weiterhin mindestens eine ionische Flüssigkeit. So kann vorteilhafterweise die Mobilität im System erhöht beziehungsweise die Glastemperatur reduziert werden und so die lonenleitfähigkeit, insbesondere Lithiumionenleitfähigkeit, erhöht werden.
Insbesondere kann die ionische Flüssigkeit mindestens ein Kation, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pyridinium- Kationen und/oder, insbesondere quartären, Ammonium-Kationen und/oder Imidazolium- Kationen und/oder Piperidinium- Kationen und/oder Pyrrolidinium- Kationen und/oder, insbesondere quartäre, Phosphonium- Kationen und/oder Guanidinium-Kationen und/oder Morpholinium- Kationen und/oder Uronium- Kationen und/oder Thiouronium- Kationen, und/oder mindestens ein Anion, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trifluormethansulfonat (Triflat) und/oder Tetrafluoroborat und/oder Bisoxalatoborat und/oder Hexafluorophosphat und/oder
Bis(trifluormethansulfonyl)imid und/oder Bis(perfluorethansulfonyl)imid und/oder Bis(fluormethansulfonyl)imid und/oder Difluorooxalatoborat und/oder Perchlorat und/oder Bromid und/oder lodid und/oder Chlorid, umfassen. Dabei können das Anion Z" und das Anion des mindestens einen Lithium-Leitsalzes und/oder der ionischen Flüssigkeit unterschiedlich oder gleich sein. Insbesondere kann jedoch das Anion Z" gleich dem Anion des mindestens einen Lithium-Leitsalzes und/oder der ionischen Flüssigkeit sein. So können vorteilhafterweise unerwünschte Nebenreaktionen beziehungsweise ein Auskristallisieren von Lithiumsalz vermieden werden.
Darüber hinaus ist es möglich die Leitfähigkeit durch die Beimischung von nicht- wässrigen Lösungsmitteln und/oder Komponenten, die in Flüssigelektrolyten eingesetzt werden, beispielsweise Carbonat- und/oder Ether-basierte
Substanzen beziehungsweise Lösungsmittel, zu erhöhen.
Gegebenenfalls kann der mindestens eine Polymerelektrolyt beziehungsweise das Kathodenmaterial weiterhin mindestens einen Carbonat-basierten und/oder Ether-basierten Zusatzstoff, beispielsweise mindestens ein Carbonat-basiertes und/oder Ether-basiertes Lösungsmittel, umfassen.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst der Polymerelektrolyt, mindestens eine Wiederholungseinheit meinen chemischen Formel: wobei -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit steht,
wobei X für einen Spacer steht, wobei x für die Anzahl des Spacers X steht und 1 oder 0 ist, und
wobei Q für eine positiv geladene Gruppe Q+ und ein Gegenion Z" steht, insbesondere wobei Q+ für eine Gruppe auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit steht, beispielsweise wobei Q+ für wobei Pyridiniumgruppe oder eine Ammoniumgruppe oder eine Imidazoliumgruppe oder eine
Piperidiniumgruppe oder eine Pyrrolidiniumgruppe oder eine
Phosphoniumgruppe oder eine Guanidiniumgruppe oder eine
Morpholiniumgruppe oder eine Uroniumgruppe oder eine Thiouroniumgruppe und/oder wobei Z" für ein Anion, insbesondere ein Lithium-Leitsalzanion, steht, oder
wobei Q für eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+ steht, insbesondere wobei Q" für eine Gruppe auf der Basis eines Lithium- Leitsalzanions und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit oder eine Sulfonatgruppe steht, beispielsweise wobei Q" für eine Sulfonylimidgruppe und/oder eine Sulfonatgruppe, und/oder Z+ für ein Alkaliion, beispielsweise ein Lithiumion und/oder Natriumion, insbesondere ein Lithiumion, steht, oder wobei Q für eine cyclische Carbonatgruppe oder eine Lactongruppe oder eine cyclische Carbamatgruppe oder eine acyclische Carbonatgruppe oder eine acyclische Carbonsäureestergruppe oder eine acyclische Carbamatgruppe oder eine Alkylenoxidgruppe steht, insbesondere wobei Q für eine cyclische
Carbonatgruppe oder eine Lactongruppe oder eine cyclische Carbamatgruppe oder eine acyclische Carbonatgruppe oder eine acyclische
Carbonsäureestergruppe oder eine acyclische Carbamatgruppe steht, und wobei die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- zumindest eine
polyfunktionalisierte Siloxan-Einheit und/oder eine polyfunktionalisierte
Phosphazen-Einheit und/oder eine polyfunktionalisierte Phenylen-Einheit, beispielsweise eine polyfunktionalisierte Siloxan-Einheit, umfasst.
Insbesondere kann dabei die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- für eine polyfunktionalisierte Polymerrücken bildende Einheit der allgemeinen chemischen Formel:
und/oder und/oder
und/oder und/oder
stehen beziehungsweise diese umfassen, wobei xq jeweils für eine
Anbindungsstelle steht, an welcher jeweils eine Gruppe Q, insbesondere Q+ beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, über einen Spacer Xx an die
Polymerrücken bildende Einheit -[A]- angebunden ist, insbesondere wobei R' für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe steht. Dabei kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- und/oder der Spacer X und/oder die Gruppe Q, beispielsweise Q+ beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, und/oder das Anion Z" und/oder das Kation Z+ wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Beispielsweise kann dabei die mindestens eine
Wiederholungseinheit (mindestens) eine vorstehend erläuterte spezielle
Wiederholungseinheit umfassen beziehungsweise sein.
Im Rahmen einer weiteren speziellen Ausgestaltung umfasst der
Polymerelektrolyt mindestens ein Co-Polymer (P), insbesondere Block-Co- Polymer, beispielsweise Multi-Block-Co-Polymer, aufweisend mindestens eine erste Wiederholungseinheit und mindestens eine zweite, von der mindestens einen ersten Wiederholungseinheit unterschiedliche Wiederholungseinheit, wobei die mindestens eine erste Wiederholungseinheit die allgemeine chemische Formel:
Y
I aufweist,
wobei -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit steht,
wobei X für einen Spacer steht, wobei x für die Anzahl des Spacers X steht und 1 oder 0 ist, und
wobei Q für eine positiv geladene Gruppe Q+ und ein Gegenion Z" steht, insbesondere wobei Q+ für eine Gruppe auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit steht, beispielsweise wobei Q+ für wobei Pyridiniumgruppe oder eine Ammoniumgruppe oder eine Imidazoliumgruppe oder eine
Piperidiniumgruppe oder eine Pyrrolidiniumgruppe oder eine
Phosphoniumgruppe oder eine Guanidiniumgruppe oder eine
Morpholiniumgruppe oder eine Uroniumgruppe oder eine Thiouroniumgruppe und/oder wobei Z" für ein Anion, insbesondere ein Lithium-Leitsalzanion, steht, insbesondere wobei der Spacer X mindestens eine weitere, positiv geladene Gruppe Q+, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, insbesondere mindestens eine Ammoniumiongruppe und/oder mindestens eine Pyridiniumgruppe und/oder mindestens eine Imidazoliumgruppe und/oder mindestens eine Piperidiniumgruppe und/oder mindestens eine Pyrrolidiniumgruppe und/oder mindestens eine Phosphoniumgruppe und/oder mindestens eine Guanidiniumgruppe und/oder mindestens eine
Morpholiniumgruppe und/oder mindestens eine Uroniumgruppe und/oder mindestens eine Thiouroniumgruppe, insbesondere mindestens eine
Ammoniumgruppe und/oder mindestens eine Pyridiniumgruppe und/oder mindestens eine Imidazoliumgruppe, beispielsweise mindestens eine
Ammoniumgruppe und/oder mindestens eine Pyridiniumgruppe, umfasst, oder wobei Q für eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+,
beispielsweise Alkaliion, insbesondere Lithiumion, steht, insbesondere wobei Q" für eine Gruppe auf der Basis eines Lithium-Leitsalzanions und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit oder eine Sulfonatgruppe steht, beispielsweise wobei Q" für eine Sulfonylimidgruppe und/oder eine Sulfonatgruppe, und/oder Z+ für ein Alkaliion, beispielsweise ein Lithiumion und/oder Natriumion,
insbesondere ein Lithiumion, steht, wobei der Spacer X mindestens eine weitere, negativ geladene Gruppe Q", insbesondere auf der Basis eines Lithium- Leitsalzanions und/oder eines Anions einer ionischen Flüssigkeit und/oder eine Sulfonatgruppe, insbesondere mindestens eine Sulfonylimidgruppe und/oder mindestens eine Sulfonatgruppe, umfasst.
Dabei kann die mindestens eine zweite Wiederholungseinheit die allgemeine chemische Formel: aufweisen, wobei -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit steht, wobei X für einen Spacer steht, wobei x für die Anzahl des Spacers X steht und 1 oder 0 ist,
wobei Q jedoch für eine ungeladene Gruppe Q, beispielsweise für eine
Alkylenoxidgruppe oder eine cyclische Carbonatgruppe oder eine Lactongruppe oder eine cyclische Carbamatgruppe oder eine acyclische Carbonatgruppe oder eine acyclische Carbonsäureestergruppe oder eine acyclische Carbamatgruppe steht, insbesondere für eine Alkylenoxidgruppe, steht. Dabei kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- und/oder der Spacer X und/oder die Gruppe Q, beispielsweise Q+ beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, und/oder das Anion Z" und/oder das Kation Z+ wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Beispielsweise kann dabei die mindestens eine erste und/oder zweite Wiederholungseinheit (mindestens) eine vorstehend erläuterte spezielle Wiederholungseinheit umfassen beziehungsweise sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine als Kathodenmaterialbinder dienende Polymerelektrolyt mindestens eine
Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
auf. Dabei kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- und/oder der Spacer X und/oder die Gruppe Q, beispielsweise Q+ beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, und/oder das Anion Z" und/oder das Kation Z+ wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Dabei kann der mindestens eine
Kathodenmaterialbinder dienende Polymerelektrolyt gleich oder unterschiedlich zu dem vorstehend erläuterten mindestens einen Polymerelektrolyten sein.
Das Kathodenmaterial kann beispielsweise, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kathodenmaterials, > 50 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, beispielsweise
> 50 Gew.-% bis < 80 Gew.-%, insbesondere > 60 Gew.-% bis < 70 Gew.-%, an Kathodenaktivmaterial, und > 5 Gew.-% bis < 30 Gew.-%, beispielsweise
> 20 Gew.-% bis < 30 Gew.-% an Festelektrolyt, insbesondere aus dem mindestens einen anorganischen lonenleiter und dem mindestens einen
Polymerelektrolyten beziehungsweise Polymer, umfassen. Gegebenenfalls kann das Kathodenmaterial weiterhin, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Kathodenmaterials, > 5 Gew.-% bis < 10 Gew.-% an Zusätzen und/oder
Additiven, beispielsweise Leitfähigkeitszusätzen und/oder -Additiven, umfassen. Beispielsweise kann der Festelektrolyt > 50 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, insbesondere > 70 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, an dem mindestens einen sulfidischen lonenleiter und > 10 Gew.-% bis < 50 Gew.-%, insbesondere
> 10 Gew.-% bis < 30 Gew.-%, an dem mindestens einen, insbesondere ionenleitfähigen beziehungsweise ionenleitenden, Polymer umfassen. Beispielsweise kann das Kathodenmaterial mindestens einen Leitfähigkeitszusatz- und/oder -additiv, insbesondere zur Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit in der Kathode, umfassen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kathodenmaterial mindestens einen, insbesondere elektrischen, Leitzusatz beziehungsweise Leitadditiv. Beispielsweise kann das Kathodenaktivmaterial mindestens eine Kohlenstoffmodifikation, zum Beispiel Leitkohlenstoff, wie Ruß,
Kohlenstofffasern, Graphit, et cetera, umfassen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kathodenmaterial mindestens ein Leitsalz, insbesondere Lithium-Leitsalz, umfassen. Gegebenenfalls kann das
Kathodenmaterial weiterhin mindestens eine ionische Flüssigkeit umfassen.
Das Kathodenmaterial kann insbesondere für eine erfindungsgemäße Zelle ausgelegt sein.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Kathodenmaterials wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zelle und der erfindungsgemäßen Batterie sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektrochemische Zelle, zum Beispiel eine Alkalimetall-Zelle, beispielsweise eine Lithium-Zelle und/oder Natrium-Zelle, insbesondere eine Lithium-Zelle, insbesondere eine Alkalimetall-Schwefel-Zelle, beispielsweise eine Lithium-Schwefel-Zelle und/oder Natrium-Schwefel-Zelle, insbesondere eine Lithium-Schwefel-Zelle, umfassend ein erfindungsgemäßes Kathodenmaterial.
Die Zelle umfasst insbesondere eine Kathode und eine Anode. Dabei umfasst insbesondere die Kathode ein erfindungsgemäßes Kathodenmaterial. Die Anode kann beispielsweise Lithium und/oder Natrium umfassen.
Insbesondere kann die Anode Lithium umfassen. Insbesondere kann die Anode eine metallische Anode sein und beispielsweise metallisches Lithium
beziehungsweise eine Lithiumlegierung umfassen. Die Zelle kann, insbesondere zwischen der Anode und der Kathode, einen Separator und/oder eine
Schutzschicht, beispielsweise eine Anodenschutzschicht und/oder eine
Kathodenschutzschicht, aufweisen.
Im Rahmen einer Ausführungsform der Zelle umfasst die Zelle, insbesondere zwischen der Anode und der Kathode, einen Separator und/oder eine
Schutzschicht, beispielsweise eine Anodenschutzschicht und/oder eine
Kathodenschutzschicht.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst der Separator und/oder die Schutzschicht, beispielsweise die Anodenschutzschicht und/oder die Kathodenschutzschicht, ein Block-Co-Polymer. Das Block-Co-Polymer kann dabei beispielsweise ein Di-Block-Co-Polymer oder Tri-Block-Co-Polymer sein. Insbesondere kann dabei der Separator und/oder die Schutzschicht,
beispielsweise Anodenschutzschicht, aus dem Block-Co-Polymer, insbesondere aus dem Di- Block-Co-Polymer oder Tri-Block-Co-Polymer, ausgebildet sein.
Dabei kann das Block-Co-Polymer insbesondere eine ionisch leitfähige Phase und eine mechanisch stabile Phase aufweisen, die chemisch miteinander verbunden sind und durch Selbstorganisation ein bikontinuierliches Netzwerk ausbilden. Das erfindungsgemäße Kathodenmaterial, beispielsweise auf der Basis eines Schwefel-Polymer-Komposits mit, beispielsweise kovalent und/oder ionisch, insbesondere ionisch, an das Polymer des Komposits gebundenem Schwefel, beispielsweise auf der Basis eines Schwefel-Polyacrylnitril-Komposits, zum Beispiel SPAN, kann mit derartigen Block-Co-Polymeren besonders vorteilhaft eingesetzt werden, da auf den Einsatz von niedermolekularen
Etherverbindungen beziehungsweise -lösungsmitteln, welche beispielsweise ansonsten Block-Co-Polymere aufquellen und in ein Polymergel überführen könnten, verzichtet und auf diese Weise ein Aufquellen des Block-Co-Polymers des Separators und/oder der Schutzschicht, beispielsweise der
Anodenschutzschicht, verhindert und dessen beziehungsweise deren
Funktionsfähigkeit gewährleistet werden kann. Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst der Separator und/oder die Schutzschicht, beispielsweise die Anodenschutzschicht und/oder die Kathodenschutzschicht, mindestens ein Polystyrol-Polyalkylenoxid- Block-Co-Polymer, insbesondere Polystyrol-Polyetyhlenoxid-Block-Co-Polymer, zum Beispiel Poly(styrol-b-ethylenoxid), insbesondere mit einer Molmasse der Blöcke von > 5000 Dalton, beispielsweise mit einer Gesamtmolmasse von
> 150.000 Dalton, insbesondere mit einer Gesamtmolmasse von > 350.000 Dalton. Insbesondere kann dabei der Separator und/oder die Schutzschicht aus dem Polystyrol-Polyalkylenoxid-Block-Co-Polymer, insbesondere Polystyrol-
Polyetyhlenoxid-Block-Co-Polymer, zum Beispiel Poly(styrol-b-ethylenoxid), insbesondere mit einer Molmasse der Blöcke von > 5000 Dalton, beispielsweise mit einer Gesamtmolmasse von > 150.000 Dalton, insbesondere mit einer Gesamtmolmasse von > 350.000 Dalton, ausgebildet sein. Der Separator und/oder die Schutzschicht, beispielsweise die Anodenschutzschicht und/oder die Kathodenschutzschicht, kann jedoch auch ein Block-Co-Polymer, beispielsweise Tri-Block-Co-Polymer, umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein, welches mindestens eine Polystyrolkomponente und mindestens eine Polyethylenoxidkomponente und mindestens eine weitere Polymerkomponente, beispielsweise eine Polyisoprenkomponente, umfasst.
Polystyrol-Polyetyhlenoxid-Block-Co-Polymer können vorteilhafterweise bei Betriebstemperaturen von elektrochemischen Zellen, insbesondere Lithium- Schwefel-Zellen, eine ionische Leitfähigkeit von > 10"5 S/cm aufweisen. Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen, speziellen
Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst der Separator und/oder die Schutzschicht, beispielsweise die Anodenschutzschicht und/oder die
Kathodenschutzschicht, mindestens ein Polyacrylat-Polyalkylenoxid-Block-Co- Polymer, insbesondere Polyacrylat-Polyethylenoxid-Block-Co-Polymer, zum Beispiel Poly(acrylate-ethyleneoxid), insbesondere mit einer Molmasse der
Blöcke von > 5000 Dalton, beispielsweise mit einer Gesamtmolmasse von
> 150.000 Dalton, insbesondere mit einer Gesamtmolmasse von > 350.000 Dalton. Insbesondere kann dabei der Separator und/oder die Schutzschicht aus dem Polyacrylat-Polyalkylenoxid-Block-Co-Polymer, insbesondere Polyacrylat- Polyethylenoxid-Block-Co-Polymer, zum Beispiel Poly(acrylate-ethyleneoxid), insbesondere mit einer Molmasse der Blöcke von > 5000 Dalton, beispielsweise mit einer Gesamtmolmasse von > 150.000 Dalton, insbesondere mit einer Gesamtmolmasse von > 350.000 Dalton, ausgebildet sein. Der Separator und/oder die Schutzschicht, beispielsweise die Anodenschutzschicht und/oder die Kathodenschutzschicht, kann jedoch auch ein Block-Co-Polymer, beispielsweise Tri-Block-Co-Polymer, umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein, welches mindestens eine Polyacrylatkomponente und mindestens eine Polyethylenoxidkomponente und mindestens eine weitere Polymerkomponente, beispielsweise eine Polyisoprenkomponente, umfasst. Polyacrylat-Polyethylenoxid-Block-Co-Polymer können vorteilhafterweise ebenfalls bei Betriebstemperaturen von elektrochemischen Zellen, insbesondere Lithium-Schwefel-Zellen, eine hohe ionische Leitfähigkeit aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen, speziellen
Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst der Separator und/oder die Schutzschicht, beispielsweise Anodenschutzschicht und/oder die
Kathodenschutzschicht, mindestens ein Polymer, zum Beispiel in Form eines Block-Co-Polymers, aufweisend mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
wobei -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit steht, wobei X für einen Spacer steht, wobei x für die Anzahl des Spacers X steht und 1 oder 0 ist, und wobei Q für eine positiv geladene Gruppe Q+ und ein Gegenion Z" steht, oder wobei Q für eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+ steht, oder wobei Q für eine ungeladene Gruppe Q, insbesondere für eine cyclische Carbonatgruppe oder eine Lactongruppe oder eine cyclische Carbamatgruppe oder eine acyclische Carbonatgruppe oder eine acyclische
Carbonsäureestergruppe oder eine acyclische Carbamatgruppe oder eine Alkylenoxidgruppe, steht.
Dabei kann die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- und/oder der Spacer X und/oder die Gruppe Q, beispielsweise Q+ beziehungsweise Q" beziehungsweise Q, und/oder das Anion Z" und/oder das Kation Z+ wie vorstehend erläutert ausgestaltet sein. Beispielsweise kann dabei die mindestens eine
Wiederholungseinheit (mindestens) eine vorstehend erläuterte spezielle
Wiederholungseinheit umfassen beziehungsweise sein.
Beispielsweise kann die Kathode einen Kathodenstromableiter aufweisen. Der Kathodenstromableiter kann zum Beispiel aus Aluminium oder Kohlenstoff ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann der Kathodenstromableiter mit einer Beschichtung zur Verbesserung der Haftung und/oder der der elektrischen Kontaktierung und/oder der chemischen Stabilität und/oder der
Korrosionsstabilität versehen sein. Die Beschichtung kann beispielsweise eine Polymerschicht, insbesondere eine Kohlenstoffmodifikation- Polymerschicht, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Additiven, wie Haftvermittlern,
Korrosionsschutzadditive, etc., sein. Beispielsweise kann die Beschichtung einen erfindungsgemäßen Festelektrolyten umfassen und/oder eine erfindungsgemäße
Schutzschicht, insbesondere Kathodenschutzschicht und/oder
Anodenschutzschicht, sein.
Die Kathode kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass
Kathodenbestandteile, zum Beispiel in einem Dissolver, mit mindestens einem
Lösungsmittel zu einer Schlämme (Englisch: Slurry) gemischt und damit ein Substrat, zum Beispiel eine Folie, beispielsweise eine Aluminiumfolie, insbesondere eine mit einer Kohlenstoffmodifikation beschichtete Folie, beispielsweise Aluminiumfolie, beschichtet wird. Dabei kann das Beschichten durch Rakeln erfolgen. Danach kann die Beschichtung getrocknet und/oder kalandriert werden. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass die Porosität minimiert wird.
Alternativ dazu kann die Kathode durch Trockenbeschichten, also lösemittelfreies Beschichten, hergestellt werden.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Zelle wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kathodenmaterial und der erfindungsgemäßen Batterie sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Alkalimetall- Batterie, beispielsweise eine Lithium- Batterie und/oder Natrium- Batterie, zum Beispiel eine Lithium- Batterie, insbesondere eine Alkalimetall-Schwefel- Batterie, beispielsweise eine Lithium-Schwefel- Batterie und/oder Natrium-Schwefel- Batterie, insbesondere eine Lithium-Schwefel- Batterie, welche eine oder mehrere erfindungsgemäße Zellen umfasst.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Batterie wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kathodenmaterial und der erfindungsgemäßen Zelle sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
Fig. 1 a,1 bschematische Querschnitte zur Veranschaulichung von
lithiumionenleitenden Kanälen und/oder Ebenen in Ausführungsformen des erfindungemäßen Kathodenmaterials;
Fig. 1 c eine perspektivische Ansicht von Fig. 1 a;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zelle, und
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zelle.
Im Rahmen der in den Figuren la bis lc gezeigten Ausführungsformen ist das mindestens eine Kathodenaktivmaterial ES in Form eines Polymers E mit kovalent gebundenem Schwefel S ausgebildet ist. Dabei weist der mindestens eine Polymerelektrolyt AQU eine Polymerrücken bildende Einheit A und eine, daran kovalent angebundenen negativ geladenen Gruppe Q" und Lithiumionen Li+ als Gegenion auf.
Die Figuren la bis lc illustriert, dass bei Entladung der Zelle an den, an das Polymer E, insbesondere kovalent, gebundenen Schwefel S Lithiumionen Li+ ionisch gebunden werden.
Die Figuren la bis lc veranschaulichen, dass das Polymer E mit kovalent gebundenem Schwefel und der mindestens eine Polymerelektrolyt AQU auf molekularer Ebene lithiumionenleitfähige oder lithiumionenleitende Kanäle 100 und/oder Ebenen 1000 ausbilden. Dabei werden die lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden Kanäle 100 und/oder Ebenen 1000 insbesondere durch polare Bereiche SLi des Polymers E mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel S und polare Bereiche QLi des mindestens einen Polymerelektrolyten AQU gebildet. Diese Kanäle 100 und/oder Ebenen 1000 können sich beispielsweise durchgängig durch die in Figur 3 gezeigten Partikel 11 hindurch und insbesondere bis zur äußeren Oberfläche dieser Partikel 11 hin erstrecken.
Die Figuren la bis lc illustrieren, dass die lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden Kanäle 100 und/oder Ebenen 1000 dabei den,
insbesondere kovalent, an das Polymer E gebundenen Schwefel S und gegebenenfalls daraus bei Entladung der Zelle gebildete Polysulfide (nicht dargestellt) sowie Lithiumionen Li+ und die negativ geladenen Gruppen Q" des mindestens einen Polymerelektrolyten AQU aufnehmen.
Die Figuren la bis lc veranschaulichen, dass sich die lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden Kanäle 100 und/oder Ebenen 1000 zwischen dem Polymer E mit kovalent gebundenem Schwefel S und dem mindestens einen Polymerelektrolyten AQU sowie zwischen Polymerabschnitten des Polymers E mit kovalent gebundenem Schwefel S erstrecken. Insbesondere erstrecken sich dabei die Kanäle 100 und/oder Ebenen 1000 zwischen Wiederholungseinheiten des Polymers E mit kovalent gebundenem Schwefel S und
Wiederholungseinheiten des mindestens einen Polymerelektrolyten AQLi sowie zwischen Wiederholungseinheiten unterschiedlicher Polymerabschnitte des Polymers E mit kovalent gebundenem Schwefel. Dabei sind die lithiumionenleitfähigen oder lithiumionenleitenden Kanäle 100 und/oder Ebenen 1000 insbesondere in einer Zone an einer Phasengrenze zwischen dem Polymer E mit kovalent gebundenem Schwefel S und dem mindestens einen
Polymerelektrolyten AQU und in einer Zone zwischen Polymerabschnitten des Polymers E mit kovalent gebundenem Schwefel S ausgebildet.
Die Figuren la bis lc illustrieren weiterhin, dass die Polymerrücken E des Polymers E mit kovalent gebundenem Schwefel S und die Polymerrücken A des mindestens einen Polymerelektrolyten AQU eine strukturelle Ebene bilden.
Die Figuren la bis lc zeigen, dass das Polymer E mit kovalent gebundenem Schwefel S und der mindestens eine Polymerelektrolyt AQU eine lamellare Anordnung bilden. Dabei wird insbesondere durch die polaren Bereiche SLi des Polymers E mit kovalent gebundenem Schwefel S und die polaren Bereiche QU des mindestens einen Polymerelektrolyten AQU eine lithiumionenleitfähige oder lithiumionenleitende, lamellare Domänen 100,1000 gebildet, wobei die
Polymerrücken E des Polymers E mit kovalent gebundenem Schwefel S und die Polymerrücken A des mindestens einen Polymerelektrolyten AQU eine strukturelle lamellare Domäne bilden. Dabei ist die lithiumionenleitfähige oder lithiumionenleitende, lamellaren Domänen 100,1000 insbesondere zwischen strukturellen lamellaren Domänen EA ausgebildet, so dass sich die Kanäle 100 und/oder Ebenen 1000 zwischen benachbarten lamellaren strukturellen
Domänen AE erstrecken.
Die Figuren la bis lc veranschaulichen zudem, dass dabei das Polymer E mit kovalent gebundenem Schwefel S und der mindestens eine Polymerelektrolyt AQU auf molekularer Ebene, insbesondere auch innerhalb der lamellaren Domänen, gemischt sind. Dabei können das Polymer E mit kovalent
gebundenem Schwefel S und der mindestens eine Polymerelektrolyt AQU insbesondere ein bikontinuierliches Netzwerk ausbilden.
Figur la veranschaulicht, dass im Rahmen einer Ausführungsform die polaren Bereiche SLi, QU von zwei gleichartigen, benachbarten strukturellen, lamellaren Domänen EA einander zugewandt sind und - insbesondere die oberen und unteren polaren Bereiche SLi.QLi - miteinander wechselwirken beziehungsweise aneinander haften und eine gemeinsame lithiumionenleitfähige oder
lithiumionenleitende, lamellare Domäne 1000 ausbilden können. Figur lb illustriert, dass im Rahmen einer anderen Ausführungsform zwischen zwei benachbarten strukturellen, lamellaren Domänen EA jeweils lediglich die mit einer der beiden strukturellen, lamellaren Domänen EA verbundenen polaren Bereiche SLi.QLi eine lithiumionenleitfähige oder lithiumionenleitende, lamellare Domäne 1000 ausbilden.
Figur lc ist eine perspektivische Ansicht von Fig. la und zeigt, dass sich die Kanäle 100 insbesondere entlang des Polymerrückens E des Polymers E mit kovalent gebundenem Schwefel S und des mindestens einen
Polymerelektrolyten AQU erstrecken und dass durch die lamellare Anordnung insbesondere eine große, lithiumionenleitende Ebene 1000 mit einer hohen
Lithiumionenleitfähigkeit ausgebildet wird, welche in zwei Raumrichtungen lithiumionenleitend ist.
Figur 2 zeigt eine Lithium-Schwefel-Zelle 1 , welche eine Kathode 10, eine Anode 20 und einen Bereich 30 zwischen der Kathode 10 und der Anode 20 aufweist.
Figur 2 illustriert, dass dabei die Kathode 10 ein partikelförmiges Kathodenaktivmaterial 1 1 umfasst. Dabei umfassen die Partikel 1 1 mindestens ein schwefelhaltiges Kathodenaktivmaterial und mindestens einen lithiumionenleitenden oder lithiumionenleitfähigen Polymerelektrolyten und/oder mindestens einen anorganischen lonenleiter (nicht im Detail in Figur 2 dargestellt). Dabei kann das mindestens eine Kathodenaktivmaterial insbesondere ein Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel umfassen. Beispielsweise kann das Polymer des mindestens einen Kathodenaktivmaterials durch Sulfidisierung eines Polymers, insbesondere von
Polyacrylnitril, hergestellt sein. Zum Beispiel kann beispielsweise das mindestens eine Kathodenaktivmaterial ein Schwefel-Kohlenstoff-Komposit, insbesondere ein Schwefel-Polyacrylnitril-Komposit, zum Beispiel SPAN, sein. Wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 a bis 1 c näher erläutert können das mindestens eine Kathodenaktivmaterial, insbesondere das Polymer mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel, und der mindestens eine Polymerelektrolyte und/oder der mindestens eine anorganische lonenleiter, insbesondere auf molekularer Ebene, lithiumionenleitfähige oder lithiumionenleitende, Kanäle und/oder insbesondere lithiumionenleitfähige oder lithiumionenleitende, Ebenen ausbilden (nicht im Detail in Figur 2 dargestellt, siehe Figuren la bis lc).
Figur 2 zeigt, dass die Zelle 1 weiterhin einen Kathodenstromableiter 14 aufweist. Der Kathodenstromableiter 14 kann dabei beispielsweise aus Aluminium ausgebildet sein und insbesondere sowohl zur elektrischen Kontaktierung als auch als Träger dienen.
Figur 2 veranschaulicht, dass die Partikel 1 1 direkt miteinander verbunden, beispielsweise verpresst, sind. Da die Partikel 1 1 selbst ionenleitend sind, kann die lonenleitung vorteilhafterweise direkt von Partikel 1 1 zu Partikel 1 1 erfolgen.
Dies ermöglicht es vorteilhafterweise die Menge an als Kathodenmaterialbinder dienendem Polymerelektrolyten erheblich reduziert oder sogar auf einen als Kathodenmaterialbinder dienenden Polymerelektrolyten zu verzichten. Im Rahmen der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist daher das Kathodenmaterial 10 frei von als Kathodenmaterialbinder dienenden
Polymerelektrolyten.
Figur 2 zeigt weiterhin, dass die Anode 20 ein Anodenaktivmaterial 21 , beispielsweise metallisches Lithium oder eine Lithiumlegierung, und einen Anodenstromableiter 22, zum Beispiel aus Kupfer, umfasst.
Figur 2 veranschaulicht, dass zwischen 30 der Kathode 10 und der Anode 20 eine Schicht 31 (P) aus einem Block-Co-Polymer ausgebildet ist, welche als Separator und/oder Schutzschicht dient. Figur 3 zeigt, dass dabei zusätzlich eine Anodenschutzschicht 32, beispielsweise aus einem anorganischen, zum Beispiel keramischen und/oder glasartigen, Material oder einem Block-Co-Polymer vorgesehen werden kann, welche beispielsweise als Sperrschicht gegen
Dendritenwachstum dienen kann. Gegebenenfalls kann die Schicht 31 (P) aus dem Block-Co-Polymer jedoch auch als alleinige Schicht zwischen Anode 20 und Kathode 10 dienen, welche die Anodenschutzschicht 32 ersetzt (nicht
dargestellt).
Die im Rahmen von Figur 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform, dass die Partikel 11 in mindestens einen, insbesondere als Kathodenmaterialbinder dienenden, Polymerelektrolyten 12(P) beziehungsweise in einen Festelektrolyten 12(P) eingebunden und/oder eingebettet sind. Dabei können der mindestens eine Polymerelektrolyt der Partikel 11 und der mindestens eine, insbesondere als Kathodenmaterialbinder dienende, Polymerelektrolyt 12(P) gleich oder unterschiedlich sein.
Figur 3 illustriert, dass dem Kathodenmaterial 10 dabei weiterhin ein partikelförmiges, insbesondere elektrisches, Leitadditiv 13, beispielsweise eine Kohlenstoffmodifikation, zugemischt ist, welches ebenfalls mittels des, als Binder 12 dienenden Polymerelektrolyten 12(P) mit den Partikeln 1 1 des Kathodenaktivmaterials und dem Kathodenstromableiter 14, beispielsweise elastisch, verbunden ist.

Claims

Ansprüche
1. Kathodenmaterial (10) für eine Alkalimetall-Schwefel-Zelle, insbesondere Lithium-Schwefel-Zelle, umfassend
- mindestens ein Kathodenaktivmaterial (ES), und
- mindestens einen, insbesondere lithiumionenleitenden oder lithiumionenleitfähigen, Polymerelektrolyten (AQLi) und/oder mindestens einen anorganischen lonenleiter, insbesondere Lithiumionenleiter, wobei das mindestens eine Kathodenaktivmaterial (ES) ein Polymer (E) mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) umfasst.
2. Kathodenmaterial (10) nach Anspruch 1 , wobei das Polymer (E) mit,
insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) mit dem mindestens einen Polymerelektrolyten (AQLi) und/oder dem mindestens einen anorganischen lonenleiter durchwirkt und/oder auf molekularer Ebene gemischt ist.
3. Kathodenmaterial (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das
Kathodenmaterial (10) Partikel (1 1 ) umfasst, welche (1 1 ) das Polymer (E) mit kovalent gebundenem Schwefel (S) und den mindestens einen
Polymerelektrolyten (AQLi) und/oder den mindestens einen anorganischen lonenleiter umfassen, insbesondere wobei in den Partikeln (1 1 ) das Polymer (E) mit kovalent gebundenem Schwefel (S) und der mindestens einen Polymerelektrolyten (AQLi) und/oder der mindestens einen anorganischen lonenleiter gleichmäßig verteilt vorliegen.
4. Kathodenmaterial (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das
Polymer (E) mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) und der mindestens eine Polymerelektrolyte (AQLi) und/oder der mindestens eine anorganische lonenleiter ionenleitfähige oder ionenleitende Kanäle (100) und/oder Ebenen (1000) ausbilden. Kathodenmaterial (10) nach Anspruch 4, wobei sich die ionenleitfähigen oder ionenleitenden Kanäle (100) und/oder Ebenen (1000) durchgängig durch die Partikel (1 1 ) hindurch und/oder bis zur äußeren Oberfläche der Partikel (1 1 ) erstrecken.
Kathodenmaterial (10) nach Anspruch 4 oder 5,
wobei sich die Kanäle (100) entlang der Polymerrücken des Polymers (E) mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) und/oder des mindestens einen Polymerelektrolyten (AQU) erstrecken.
Kathodenmaterial (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ionenleitfähigen oder ionenleitenden Kanäle (100) und/oder Ebenen (1000) durch polare Bereiche (SLi) des Polymers (E) mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) und polare Bereiche (QLi) des mindestens einen Polymerelektrolyten (AQU) gebildet werden.
Kathodenmaterial (10) nach Anspruch 7, wobei in den polaren Bereichen (QLi) des mindestens einen Polymerelektrolyten (AQLi) Alkalimetallionen (Li+), insbesondere Lithiumionen, an eine negativ geladene Gruppe Q" und/oder eine ungeladene Gruppe Q koordiniert und/oder gebunden sind, wobei die negativ geladene Gruppe Q" und/oder die ungeladene Gruppe Q an eine Polymerrücken bildende Einheit, insbesondere -[A]-, des mindestens einen Polymerelektrolyten angebunden ist.
Kathodenmaterial (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Polymerrücken (E) des Polymers (E) mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) und die Polymerrücken (A) des mindestens einen Polymerelektrolyten (AQLi) eine strukturelle Ebene bilden.
Kathodenmaterial (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei durch die polaren Bereiche (SLi) des Polymers (E) mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) und die polaren Bereiche (QLi) des mindestens einen Polymerelektrolyten (AQLi) ionenleitfähige oder ionenleitende, lamellare Domänen gebildet werden, wobei die Polymerrücken (E) des Polymers mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) und die Polymerrücken, insbesondere die Polymerrücken bildende Einheit -[A]-, des mindestens einen Polymerelektrolyten (AQU) eine strukturelle lamellare Domäne bilden.
Kathodenmaterial (10) nach Anspruch 10, wobei die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, lamellaren Domänen zwischen strukturellen lamellaren Domänen ausgebildet sind, insbesondere wobei die ionenleitfähigen oder ionenleitenden, lamellaren Domänen und die strukturellen, lamellaren Domänen alternierend angeordnet sind.
Kathodenmaterial (10) nach Anspruch 1 bis 1 1 , wobei das Polymer (E) mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S) durch Sulfidisierung eines Polymers (E), insbesondere von Polyacrylnitril, hergestellt ist.
Kathodenmaterial (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der mindestens eine Polymerelektrolyt mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel: aufweist,
wobei -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit steht,
wobei X für einen Spacer steht, wobei x für die Anzahl des Spacers X steht und 1 oder 0 ist, und
wobei Q für eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+, insbesondere Lithiumion, steht, oder
wobei Q für eine ungeladene Gruppe Q steht, oder
wobei Q für eine positiv geladene Gruppe Q+ und ein Gegenion Z" steht.
Kathodenmaterial (10) nach Anspruch 13,
wobei Q" für eine Gruppe auf der Basis eines Lithium-Leitsalzanions oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions einer ionischen Flüssigkeit oder für eine Sulfonatgruppe oder für eine Sulfatgruppe oder für eine Carboxylatgruppe oder für eine Gruppe auf der Basis eines phosphorsäurebasierten Anions oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Imids oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Amids oder für eine Gruppe auf der Basis eines Anions eines Carbonsäureamids, insbesondere für eine Sulfonylimidgruppe oder eine Sulfonatgruppe, und Z+ für ein Alkaliion, insbesondere für ein Lithiumion, steht, oder
wobei Q für eine ungeladene Gruppe Q steht, insbesondere für eine Alkylenoxidgruppe oder eine acyclische Carbonatgruppe oder eine cyclische Carbonatgruppe oder eine Lactongruppe oder eine cyclische Carbamatgruppe oder eine acyclische Carbonsäureestergruppe oder eine acyclische Carbamatgruppe oder Wasserstoff oder eine Alkylgruppe steht, oder
wobei Q+ für eine Pyridiniumgruppe oder eine Ammoniumgruppe oder eine Imidazoliumgruppe oder eine Piperidiniumgruppe oder eine Pyrrolidiniumgruppe oder eine Phosphoniumgruppe oder eine Guanidiniumgruppe oder eine Morpholiniumgruppe oder eine Uroniumgruppe oder eine Thiouroniumgruppe und Z" für ein Anion, insbesondere ein Lithium-Leitsalzanion, steht, und/oder
wobei die Polymerrücken bildende Einheit -[A]- eine Alkylenoxid-Einheit und/oder eine, eine Carbonatgruppe umfassende Einheit und/oder eine Siloxan- Einheit und/oder eine Phosphazen- Einheit und/oder eine
Methylmethacrylat- Einheit und/oder eine Methacrylat- Einheit und/oder eine Phenylen- Einheit und/oder eine Phenylenoxid-Einheit und/oder eine Benzylen-Einheit und/oder eine Alkylen-Einheit umfasst, und/oder wobei der Spacer X
- mindestens eine Alkylenoxidgruppe, insbesondere Oligo-Alkylenoxid- Gruppe, und/oder
- mindestens eine, gegebenenfalls weitere, negativ geladene Gruppe Q", insbesondere mindestens eine Sulfonylimidgruppe und/oder mindestens eine Sulfonatgruppe, und ein Gegenion Z+, insbesondere Lithiumion, und/oder
- mindestens eine Carbonylgruppe, insbesondere mindestens eine cyclische Carbonatgruppe und/oder mindestens eine Lactongruppe und/oder mindestens eine cyclische Carbamatgruppe und/oder mindestens eine acyclische Carbonatgruppe und/oder mindestens eine acyclische Carbonsäureestergruppe und/oder mindestens eine acyclische Carbamatgruppe, insbesondere mindestens eine acyclische Carbonatgruppe, und/oder
- mindestens eine, gegebenenfalls weitere, positiv geladene Gruppe Q+, insbesondere auf der Basis eines Kations einer ionischen Flüssigkeit, insbesondere mindestens eine Ammoniumiongruppe und/oder mindestens eine Pyridiniumgruppe und/oder mindestens eine
Imidazoliumgruppe und/oder mindestens eine Piperidiniumgruppe und/oder mindestens eine Pyrrolidiniumgruppe und/oder mindestens eine Phosphoniumgruppe und/oder mindestens eine Guanidiniumgruppe und/oder mindestens eine Morpholiniumgruppe und/oder mindestens eine Uroniumgruppe und/oder mindestens eine Thiouroniumgruppe und ein Gegenion Z", insbesondere Lithium-Leitsalzanion,
umfasst.
Kathodenmaterial nach Anspruch 13 oder 14, wobei Q für eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+, insbesondere Lithiumion, steht.
Kathodenmaterial (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der mindestens eine anorganische lonenleiter ein sulfidischer lonenleiter, insbesondere ein Lithium-Argyrodit und/oder ein sulfidisches Glas, und/oder ein lonenleiter mit granatartiger Struktur, insbesondere ein Lithium-Titanat, und/oder ein lonenleiter des LISICON-Typs und/oder des NASICON-Typs und/oder Lithiumphosphoroxinitrid umfasst oder ist.
Kathodenmaterial (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Kathodenmaterial weiterhin mindestens ein Übergangsmetallsulfid und/oder mindestens ein Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe und/oder mindestens eine elektrisch leitende Metallverbindung, insbesondere mindestens ein elektrisch leitendes Metalloxid und/oder mindestens ein elektrisch leitendes
Metallcarbid, umfasst, insbesondere wobei das mindestens eine
Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens eine Metallsulfid mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe elektrochemischaktiven Schwefel umfasst und/oder mehr als ein
Schwefelatom pro Metallatom aufweist oder mehr als ein Metallatom pro Schwefelatom aufweist.
18. Kathodenmaterial (10) nach Anspruch 17, wobei das mindestens eine
Übergangsmetallsulfid und/oder das mindestens ein Metallsulfid
mindestens eines Metalls der dritten, vierten und/oder fünften Hauptgruppe in dem mindestens einen Kathodenaktivmaterial, insbesondere in dem Polymer (E) mit, insbesondere kovalent, gebundenem Schwefel (S), enthalten, insbesondere eingebunden, ist.
19. Alkalimetall-Schwefel-Zelle, insbesondere Lithium-Schwefel-Zelle,
umfassend ein Kathodenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
20. Zelle nach Anspruch 19, wobei die Zelle eine Kathode (10) und eine Anode (20) umfasst, wobei die Zelle (10), insbesondere zwischen der Kathode (10) und der Anode (20), einen Separator und/oder eine Schutzschicht (30) aufweist, wobei der Separator und/oder die Schutzschicht (30) mindestens ein Polystyrol- Polyetyhlenoxid-Block-Co- Polymer, insbesondere welches mindestens eine Polystyrolkomponente und mindestens eine
Polyethylenoxidkomponente und mindestens eine weitere
Polymerkomponente, insbesondere eine Polyisoprenkomponente, umfasst, und/oder mindestens ein Polyacrylat-Polyethylenoxid-Block-Co-Polymer, insbesondere, welches mindestens eine Polyacrylatkomponente und mindestens eine Polyethylenoxidkomponente und mindestens eine weitere Polymerkomponente, insbesondere eine Polyisoprenkomponente, umfasst, und/oder mindestens ein Polymer (P), insbesondere Polymerelektrolyten, aufweisend mindestens eine Wiederholungseinheit der allgemeinen chemischen Formel:
umfasst, wobei -[A]- für eine Polymerrücken bildende Einheit steht, wobei X für einen Spacer steht, wobei x für die Anzahl des Spacers X steht und 1 oder 0 ist, und wobei Q für eine positiv geladene Gruppe Q+ und ein Gegenion Z" steht, oder wobei Q für eine negativ geladene Gruppe Q" und ein Gegenion Z+ steht, oder wobei Q für eine ungeladene Gruppe Q steht.
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