Neues organisches Polymer ebnet den Weg für wiederverwertbare Batterien auf Wasserbasis

"Diese Studie liefert eine Designstrategie, um hydrophobe Redoxmoleküle mit wässrigen Systemen kompatibel zu machen"

16.09.2025

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wässrige Batterien gibt es schon seit Jahrhunderten. Sie sind sicher und relativ kostengünstig, aber ihre Akzeptanz in neuen Energiespeichersystemen - wie Netzspeicher und Elektrofahrzeuge - war bisher begrenzt. Ein Hauptgrund ist die Materialkompatibilität: Viele Elektrodenmaterialien funktionieren in wässrigen Elektrolyten nicht gut. Insbesondere bei organischen Redoxpolymeren stellt die Hydrophobie ein Hindernis dar. Wie andere polymere Werkstoffe stellen auch sie eine Herausforderung dar, wenn es um Zersetzung und Recycling geht.

Nun hat ein Forscherteam der Tohoku-Universität in Zusammenarbeit mit NITTO BOSEKI CO. ein neues organisches Redoxpolymer entwickelt, das diese langjährigen Probleme angeht.

Um die Hürden zu überwinden, führte das Team p-Dihydroxybenzol - ein organisches Molekül mit hoher Ladungsspeicherkapazität - in ein Polyamin ein, das aufgrund seiner positiven Ladung wasserlöslich ist. Dies wurde durch eine einfache Kondensationsreaktion erreicht. Das resultierende Polymer behält eine hohe Hydrophilie, kann bei Raumtemperatur (25 °C) als elektrodenaktives Material verwendet werden und lässt sich unter milden Bedingungen bei Temperaturen unter 100 °C in seine Rohkomponenten zerlegen.

"Diese Studie liefert eine Designstrategie, um hydrophobe Redoxmoleküle mit wässrigen Systemen kompatibel zu machen", sagte Kouki Oka, außerordentlicher Professor am Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University. "Indem wir eine hohe Ladungsspeicherkapazität mit der Wiederverwertbarkeit kombinieren, können wir neue Wege für eine nachhaltige Batterieforschung einschlagen."

Die Ergebnisse heben zwei wichtige Vorteile hervor. Erstens wird durch die Verwendung von Elektrolyten auf Wasserbasis die Brandgefahr vermieden, die bei herkömmlichen entflammbaren Lösungsmitteln besteht. Zweitens können die neuen Polymere, da sie aus reichlich vorhandenen Elementen hergestellt werden und leicht abbaubar sind, dazu beitragen, den Ressourcenverbrauch und die Verschmutzung durch Kunststoffe zu verringern.

"Unser nächster Schritt ist die Bewertung der Haltbarkeit und anderer Leistungsfaktoren, um das volle Potenzial dieses Materials für reale Anwendungen zu verstehen", fügte Oka hinzu.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Originalveröffentlichung

Kouki Oka, Showa Kitajima, Kohei Okubo, Kiyotaka Maruoka, Yuta Takahashi, Yoko Teruchi, Minoru Takeuchi, Kazuhiko Igarashi, Hitoshi Kasai; "Hydroquinone-substituted polyallylamine: redox capability for aqueous polymer–air secondary batteries and recyclability"; Polymer Journal, 2025-8-26

https://www.chemie.de/news/1187153/neues-organisches-polymer-ebnet-den-weg-fuer-wiederverwertbare-batterien-auf-wasserbasis.html