03 Fakultät Chemie
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Item Open Access Melt-spinning of an intrinsically flame-retardant polyacrylonitrile copolymer(2020) König, Simon; Kreis, Philipp; Herbert, Christian; Wego, Andreas; Steinmann, Mark; Wang, Dongren; Frank, Erik; Buchmeiser, Michael R.Poly(acrylonitrile) (PAN) fibers have two essential drawbacks: they are usually processed by solution-spinning, which is inferior to melt spinning in terms of productivity and costs, and they are flammable in air. Here, we report on the synthesis and melt-spinning of an intrinsically flame-retardant PAN-copolymer with phosphorus-containing dimethylphosphonomethyl acrylate (DPA) as primary comonomer. Furthermore, the copolymerization parameters of the aqueous suspension polymerization of acrylonitrile (AN) and DPA were determined applying both the Fineman and Ross and Kelen and Tüdõs methods. For flame retardancy and melt-spinning tests, multiple PAN copolymers with different amounts of DPA and, in some cases, methyl acrylate (MA) have been synthesized. One of the synthesized PAN-copolymers has been melt-spun with propylene carbonate (PC) as plasticizer; the resulting PAN-fibers had a tenacity of 195 ± 40 MPa and a Young’s modulus of 5.2 ± 0.7 GPa. The flame-retardant properties have been determined by Limiting Oxygen Index (LOI) flame tests. The LOI value of the melt-spinnable PAN was 25.1; it therefore meets the flame retardancy criteria for many applications. In short, the reported method shows that the disadvantage of high comonomer content necessary for flame retardation can be turned into an advantage by enabling melt spinning.Item Open Access Chromium(VI) bisimido dichloro, bisimido alkylidene, and chromium(V) bisimido iodo N‐heterocyclic carbene complexes(2020) Panyam, Pradeep K. R.; Stöhr, Laura; Wang, Dongren; Frey, Wolfgang; Buchmeiser, Michael R.Reaction of CrCl2(N-tBu)2 with 1,3-dimethylimidazol-2-ylidene (IMe), 1,3-dimethyl-4,5-dichloroimidazol-2-ylidene (IMeCl2), 1,3-di(2-propyl)imidazol-2-ylidene (IPr), 1,3-dimesitylimidazol-2-ylidene (IMes) and 1,3-bis(2,6-(2-Pr)2C6H3)imidazol-2-ylidene (IDipp) yields the corresponding N-heterocyclic carbene (NHC) adducts CrCl2(IMe)(N-tBu)2 (1), CrCl2(IMeCl2)(N-tBu)2 (2), CrCl2(IPr)(N-tBu)2 (3), CrCl2(IMes)(N-tBu)2 (4) and CrCl2(IDipp)(N-tBu)2 (5). Likewise, reaction of CrCl2(N-2,6-(2-Pr)2C6H3)2 and CrCl2(N-adamantyl)2 with IMes yields CrCl2(N-2,6-(2-Pr)2C6H3)2(IMes) (6) and CrCl2(N-adamantyl)2(IMes) (7), respectively. Reaction of CrCl2(N-tBu)2 with the bidentate NHCs 1-R-3-(1-(2-LiO-C6H4))imidazol-2-ylidene yields the corresponding pentacoordinated Cr(VI) complexes CrCl2(1-R-3-(1-(2-O-C6H4))imidazol-2-ylidene)2C6H3)2(IMes) (R = 2,4,6-(CH3)3C6H2, 8), (R = tBu, 9), (R = 2-phenyl-C6H4, 10). Reaction of the chromium(VI) complex Cr(N-2,6-(2-Pr)2-C6H3)2(CH2C(CH3)3)2 with 1,3-dimethylimidazol-2-ylidene·AgI yields the bimetallic silver adduct of the chromium alkylidene complex (11) along with the tetrahedral chromium(V) complex CrI(N-2,6-(2-Pr)2-C6H3)2(1,3-dimethylimidazol-2-ylidene) (12). Compounds 1-4, 7, 9-12 were characterized by single-crystal X-ray analysis. Finally, the chromium(VI) bisimido-amido complexes 13-14 bearing the N-6-(2-(diethylboryl)phenyl)pyridyl-2-yl-motif are reported.Item Open Access High‐performance magnesium‐sulfur batteries based on a sulfurated poly(acrylonitrile) cathode, a borohydride electrolyte, and a high‐surface area magnesium anode(2020) Wang, Peiwen; Trück, Janina; Niesen, Stefan; Kappler, Julian; Küster, Kathrin; Starke, Ulrich; Ziegler, Felix; Hintennach, Andreas; Buchmeiser, Michael R.Post‐lithium‐ion battery technology is considered a key element of future energy storage and management. Apart from high gravimetric and volumetric energy densities, economic, ecologic and safety issues become increasingly important. In that regards, both the anode and cathode materials must be easily available, recyclable, non‐toxic and safe, which renders magnesium‐sulfur (Mg-S) batteries a promising choice. Herein, we present Mg-S cells based on a sulfurated poly(acrylonitrile) composite cathode (SPAN), together with a halogen‐free electrolyte containing both Mg[BH4]2 and Li[BH4] in diglyme and a high‐specific surface area magnesium anode based on Rieke magnesium powder. These cells deliver discharge capacities of 1400 and 800 mAh/gsulfur with >99 % Coulombic efficiency at 0.1 C and 0.5 C, respectively, and are stable over at least 300 cycles. Energy densities are 470 and 400 Wh/kgsulfur at 0.1 C and 0.5 C, respectively. Rate tests carried out between 0.1 C and 2 C demonstrate good rate capability of the cells. Detailed mechanistic studies based on X‐ray photoelectron spectroscopy and electric impedance spectroscopy are presented.Item Open Access Sulfurized polypropylene as low‐cost cathode material for high‐capacity lithium‐sulfur batteries(2022) Du, Qian; Benedikter, Mathis; Küster, Kathrin; Acartürk, Tolga; Starke, Ulrich; Hoslauer, Jean‐Louis; Schleid, Thomas; Buchmeiser, Michael R.Among ‘beyond lithium ion’ energy storage, lithium sulfur (Li-S) batteries are one of the most promising technologies, as a result of the potential for high theoretical energy capacity at low cost. A key obstacle in exploiting the vast potential of Li-S batteries is the formation of soluble polysulfide species. Here, we report sulfurized polypropylene (S/PP‐500) synthesized in one‐step by reacting polypropylene (PP) with sulfur as a new polysulfide shuttle‐free cathode material for Li-S batteries. It exhibits a reversible capacity as high as 1000 mAh/gsulfur at 0.1 C and a sulfur loading of up to 68 wt%, which in turn allows for high sulfur loadings up to 47 % in the final cathode. The low‐cost starting materials together with the simple synthetic procedure and the good electrochemical performance in combination with a commercially available eslectrolyte make the S/PP‐500 a very promising cathode material for Li‐S batteries.Item Open Access Toward sustainable fiber‐reinforced polymer composites(2024) Elser, Iris; Buchmeiser, Michael R.Fiber‐reinforced polymer composites (FRPCs) are versatile materials with applications in diverse fields such as transportation, construction, and electronics. With the composites market expected to reach 15.5 Mt by 2026, increasing the sustainability of FRPCs is imperative. The main factors driving the sustainability of FRPCs, namely end‐of‐life management and recyclability, the use of natural, bio‐based, and sustainable materials, as well as biodegradability and product simplification are presented and discussed.Item Open Access Hydrosilylation of alkynes under continuous flow using polyurethane‐based monolithic supports with tailored mesoporosity(2022) Acikalin, Hande; Panyam, Pradeep K. R.; Shaikh, Abdul Wasif; Wang, Dongren; Kousik, Shravan R.; Atanasova, Petia; Buchmeiser, Michael R.Non‐porous polyurethane‐based monoliths are prepared under solvent‐induced phase separation conditions. They possess low specific surface areas of 0.15 m2 g-1, pore volumes of 1 µL g-1, and a non‐permanent, solvent‐induced microporosity with pore dimensions ≤1 nm. Mesoporosity can be introduced by varying the monomers and solvents. A tuning of the average solubility parameter of the solvent mixture by increasing the macroporogen content results in a decrease in the volume fraction of micropores from 70% to 40% and an increase in the volume fraction of pores in the range of 1.7-9.6 nm from 22% to 41% with only minor changes in the volume fraction of larger mesopores in the range of 9.6–50 nm. The polymeric monoliths are functionalized with quaternary ammonium groups, which allowed for the immobilization of an ionic liquid that contained the ionic Rh‐catalyst [1‐(pyrid‐2‐yl)‐3‐mesityl)‐imidazol‐2‐ylidene))(η4‐1,5‐cyclooctadiene)Rh(I) tetrafluoroborate]. The supported catalyst is used in the hydrosilylation of 1‐alkynes with dimethylphenylsilane under continuous flow using methyl‐tert‐butyl ether as second liquid transport phase. E/Z‐selectivity in hydrosilylation is compared to the one of the analogous biphasic reactions. The strong increase in Z‐selectivity is attributed to a confinement effect provided by the small mesopores.Item Open Access Structure evolution in polyethylene‐derived carbon fiber using a combined electron beam‐stabilization‐sulphurization approach(2021) Frank, Erik; Muks, Erna; Ota, Antje; Herrmann, Thomas; Hunger, Michael; Buchmeiser, Michael R.A new approach is described for the production of poly(ethylene) (PE) derived carbon fibers (CFs) that entails the melt spinning of PE fibers from a suitable precursor, their cross-linking by electron beam (EB) treatment, and sulphurization with elemental sulphur (S8), followed by pyrolysis and carbonization. Instead of focusing on mechanical properties, analysis of CF structure formation during all process steps is carried out by different techniques comprising solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy, thermogravimetric analysis coupled to mass spectrometry/infrared spectroscopy, elemental analysis, energy dispersive X-ray scattering, scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, and wide-angle X-ray diffraction. A key step in structure formation is the conversion of PE into poly(thienothiophene)s during sulphurization; these species are stabile under inert gas up to 700 °C as confirmed by Raman analysis. Above this temperature, they condense into poly(napthathienophene)s, which are then converted into graphite-type structures during pyrolysis.Item Open Access Predicting catalytic activity from 13CCH alkylidene chemical shift in cationic tungsten oxo alkylidene N‐heterocyclic carbene complexes(2021) Musso, Janis V.; Schowner, Roman; Falivene, Laura; Frey, Wolfgang; Cavallo, Luigi; Buchmeiser, Michael R.A series of cationic tungsten oxo alkylidene N‐heterocyclic carbene (NHC) complexes was synthesized and structurally characterized by single crystal X‐ray diffraction. The 13C NMR chemical shifts of the alkylidene C atoms of these complexes were correlated with the diamagnetic, paramagnetic and spin‐orbit chemical shifts calculated by DFT. A good correlation (R2=0.90) between the DFT isotropic chemical shifts and the experimental chemical shift as well as a strong correlation between the DFT isotropic chemical shifts and the TOF1min for the RCM of 1,7‐octadiene was found. Further, a comparison of the catalyst geometries allowed for assigning tetracoordinate pseudotetrahedral catalysts to the most deshielded alkylidenes and to the highest TOF1min, pentacoordinate square‐planar catalysts to the intermediate deshielded alkylidenes and intermediate TOF1min, and hexacoordinate and octahedral catalyst to the most shielded alkylidene and lowest TOF1min. Analysis of the magnetic shielding tensors allowed for ascribing variations in the chemical shifts to electronic transitions between occupied molecular orbitals corresponding to the alkylidene‐C and alkylidene‐H σ‐bonds and the empty molecular orbital corresponding to the W‐alkylidene σ*‐bond.Item Open Access Phosphorylierung und Sol/Gel-Ausrüstung von flammhemmend auszurüstenden Cellulosetextilien(2016) Deh, Sarah; Buchmeiser, Michael R. (Prof. Dr.)Materialien aus Cellulose unterliegen, sobald sie mit einer Brandquelle oder Hitze in Kontakt kommen, einer rapiden thermischen Zersetzung. Bei der Pyrolyse der Cellulose entsteht eine Vielzahl an hochreaktiven Radikalspezies, welche den Brennzyklus aufgrund der Exothermie der bei der Pyrolyse in Betracht zu ziehenden Reaktionen aufrechterhalten. Aus chemischer Sicht gibt es mehrere Eingriffsmöglichkeiten, um die Brennbarkeit eines in Standardatmosphäre per se brennbaren Polymers wie der Cellulose herabzusetzen [1]. Halogenhaltigen Flammschutzmitteln (FSM) kommt im Flammschutz eine hohe Bedeutung zu. Vor allem bromhaltige Verbindungen wurden und werden noch häufig eingesetzt [2]. Polybromierte Diphenylether (PBDE) finden größtenteils Anwendung in Verbrauchsgütern, hauptsächlich in Kunststoffen wie Polyurethanschäumen, wie sie für Matratzen, Möbel und Autositze benötigt werden. Sie werden aber auch für flammhemmende Textilien eingesetzt. PBDE können bei höheren Temperaturen mit Leichtigkeit Bromatome abspalten, welche in der Gasphase mit freien Radikalen (wie z.B. Sauerstoff) reagieren und so eine Brandfortsetzung verhindern. Da die bromhaltigen FSM nur als Additiv zugesetzt und nicht reaktiv angebunden werden, können diese leicht in die Umwelt gelangen und vom Mensch aufgenommen werden. Dabei sind diese FSM eindeutig als schilddrüsenhormonaktive Substanzen identifiziert worden. Zudem besteht der Verdacht einer Hemmung der Hirnentwicklung sowie eine Beeinflussung des Fortpflanzungssystems [3]. Viele der heutzutage eingesetzten halogenfreien flammhemmenden Ausrüstungen besitzen eine nur geringe Permanenz und überstehen meist keine oder nur wenige Wäschen. Diese eignen sich daher nur für Objekte die selten gewaschen werden oder bei denen eine erneute Applikation des FSM nach jeder Wäsche umsetzbar ist. Ammoniumphosphate werden seit geraumer Zeit als effektive FSM, mit welchen Phosphorwerte zwischen 1-2% auf der Baumwolle generiert werden können, eingesetzt. Häufig dient der Zusatz von Harnstoff zum Quellen und zur Steigerung der Zugänglichkeit der Cellulose sowie zur Erhöhung des flammhemmenden Effekts [4]. Die nach dem heutigen Stand der Technik praktizierten Verfahren zur permanenten Flammschutzausrüstung von Textilien beschränken sich auf wenige chemische Methoden. So werden auf Cellulosetextilien wie Baumwolle seit mehr als 40 Jahren Harzausrüstungen („Proban®-Finish“) oder formaldehydbasierte Ausrüstungen („Pyrovatex®“) aufgebracht. Durch ständig sich verschärfende Flammschutznormen und v.a. auch durch die EU-REACH-Verordnung [5] sehen sich die Hersteller von Bekleidungs-, Objekt- und technischen Textilien immer mehr unter Zwang, neue chemische Entwicklungen anzugehen. Zudem stellt die Forderung, bessere FSM zu akzeptablen Preisen zu entwickeln einen limitierenden Faktor dar, was die Industrie vor die Entscheidung stellt, vorhandene FSM weiter zu entwickeln und bedenkliche FSM zu ersetzen oder alt bekannte Systeme auf neuartige Weise anzuwenden [6]. Die zwei wichtigsten Zielanforderungen für moderne Flammschutzsysteme sind erstens die Vermeidung halogenorganischer Chemikalien und zweitens der Verzicht auf formaldehydbasierte, phosphororganische Reaktivflammschutzmittel. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, auf Basis von phosphorhaltigen Verbindungen eine Reaktivanbindung dieses Elements auf Cellulose zu erzeugen sowie eine über diese kovalente Anbindung hinausgehende Permanenz durch eine im zweiten Schritt durchgeführte Sol/Gel-Ausrüstung herbeizuführen (sog. „Dünnstbeschichtung“). In dieser zweiten Stufe sollten gleichfalls Elemente, die als flammhemmend eingestuft sind (Stickstoff, Silizium, Aluminium), inkorporiert werden, so dass auf Basis moderner analytischer Verfahren, wie z.B. Py-GC/MS, STA-FTIR/MS, ATR-FTIR usw. - grundlegende Aussagen zu möglichen Synergismen der Elemente ermöglicht wurden. Besonderes Augenmerk wurde hierbei auf das Zusammenspiel verschiedener Elementkombinationen gelegt, sodass deren Analytik zwingende Voraussetzung war. Zudem war es von Interesse die Auswirkung von Schwefel, insbesondere in Kombination mit Phosphor, zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen anhand der Elementkorrelationen als Wegweiser für gezieltere Entwicklungen zukünftiger Flammschutzmittelsysteme dienen. In der vorliegenden Arbeit wurden Baumwollgewebe mit einem auf Phosphorsäure basierten System (Cell-PN) modifiziert und anschließend, mittels Sol/Gel-Technik mit silizium-, stickstoff- oder aluminiumhaltigen Verbindungen derivatisiert. Dabei wurden die verschiedenen Sol/Gel-Präkursoren miteinander verglichen. Tetraethylorthosilikat erwies sich bei den Si-haltigen Verbindungen als am besten geeignet. Sowohl die erhaltenen Oberflächenstrukturen der Fasern als auch der flammhemmende Effekt, überzeugten. So stelle sich das Kombinationssystem aus Phosphorylierung mit anschließender Sol/Gel-Beschichtung auf Basis von TEOS (Cell-PNSi) als sehr vielversprechend heraus. Ziel war es die Zusammenhänge der Wirkungsweisen zwischen den Elementen genau zu untersuchen und zu verstehen. Im Rahmen der Arbeit wurde daher der Einfluss bestimmter Elemente beurteilt. Stickstoff, der in Form von Harnstoff für die Phosphorylierung eingesetzt wurde, führte zu keinem Synergismus in Kombination mit Phosphor. Ausschließlich die Zugänglichkeit und Reaktivität der Cellulose wurde erhöht sowie eine Beeinflussung des CO2/CO-Verhältnisses bei der Pyrolyse beobachtet. Interessanterweise wurde diese Beeinflussung nur durch die Betrachtung der einzelnen Elemente festgestellt und nicht bei der Analytik der eigentlichen FSM-Systeme (Cell-P, Cell-PN und Cell-PNSi). Die Notwendigkeit der Untersuchungen der einzelnen Elementkombinationen wurde somit verdeutlicht. Silizium hingegen zeigte sich als hervorragender Synergist zu Phosphor, welcher zudem die Permanenz der Phosphorylierung verbesserte. Außerdem ergab sich bei der Beziehung zwischen Phosphor und Stickstoff, dass das Verhältnis P/N möglichst groß sein sollte, um eine optimale flammhemmende Wirkung zu erreichen. Es wurde bewiesen, dass die Sol/Gel-Beschichtung den Stickstoffwert reduziert und zusätzlich durch den entstehenden Synergismus mit Phosphor eine signifikante Erhöhung der LOI-Werte, als auch der Restmassen gelang. Das zweistufige System stellt somit eine optimale Elementkombination dar. Durch Studien des Pyrolyseverhaltens, anhand der Bestimmung des Limiting Oxygen Index (LOI, Sauerstoffindex), Py-GC/MS, STA-MS/FTIR oder ATR-FTIR Untersuchungen, wurden klare Unterschiede zwischen den Systemen Cell-P, Cell-PN und Cell-PNSi herausgearbeitet. Es zeigte sich, dass aufgrund der Limitierung der Phosphorylierung (max. 1.0 Gew.-% P) ohne Harnstoff bei Cell-P eine deutlich schnellere Zersetzung der Cellulose stattfand als bei Cell-PNSi, aber auch bei Cell-PN kam es zu einer rascheren Zersetzung. Beim Vergleich der Systeme setzte sich eindeutig Cell-PNSi durch, da durch das Silikat eine unterstützende Schutzschicht erzeugt wurde und somit eine Verbesserung der flammhemmenden Wirkung entstand. Es ist zu betonen, dass alle drei Systeme eine sehr gute Verkohlung zeigten. Mittels des EDX-Mappings der Kohlerückstände war es möglich, die Ausbildung einer Schutzschicht in Form von Pyrophosphat bei Cell-PNSi nachzuweisen. Bei den anderen Systemen wurde dies nicht gefunden. Im Übrigen bildeten sich bei allen drei Systemen Kristalle an den Faseroberflächen, welche als Kaliumphosphatverbindungen identifiziert wurden. Im Zuge der Py-GC/MS-Messungen kam es bei den Systemen zu einer merklichen Reduktion an Levoglucosan (LG), im Gegenzug wurde die Levoglucosenon (LGO)-Menge erhöht. Das Verhältnis LGO/LG nahm mit steigendem Phosphorgehalt zu, was wiederum die katalytische Wirkung der Phosphorsäure und ihren Eingriff in den Pyrolysemechanismus untermauerte. Eine vermehrte Freisetzung von Furanen und Phenolderivaten bestätigte zudem die veränderte Pyrolyse, was in der Bildung von stabilen Kohlegerüsten und somit höheren Restmassen resultierte. Cell-PNSi erwies sich infolge der Untersuchungen als effektivstes FSM-System. Ein weiteres Highlight stellte die Untersuchung der spezifischen optischen Rauchdichte dar. Besondere Schwierigkeit bestand allerdings darin, aufgrund der sehr dünnen Textilien, aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. Durch die Systeme Cell-PN und Cell-PNSi war es möglich, die Rauchdichte um 75% zu reduzieren. Auch hier stellte sich heraus, dass insbesondere die Phosphorkonzentration dafür maßgebend ist. Ein weiterer wichtiger Punkt der Arbeit war die Strukturaufklärung. Im Zuge der Untersuchungen wurde eine eindeutige Ausbildung von Cellulosecarbamat nachgewiesen. Es spricht vieles dafür, dass neben dem Cellulosephosphat auch andere Spezies gebildet werden, doch ein eindeutiger Beleg dafür konnte bis dato nicht erbracht werden. Neben den Versuchen am Textilgewebe wurden Flammschutzmittel auf Cellulosefasern sowie Tosylcellulose-Pulver angewendet, um den Einfluss der Tosylatgruppe bzw. des Schwefels zu untersuchen. Mit dem FSM FR-0 wurden hohe Restmassen erhalten. Jedoch zeigte sich, dass zu hohe Mengen an Schwefel die Dehydratisierung der Cellulose zu stark katalysieren und die Gefahr einer zu schnellen Pyrolyse besteht, wodurch die Phosphorkomponente ihre Wirkung nicht vollständig zeigen kann. Für weitere Vergleiche, und um auch Bezug auf die Versuche mit der Phosphorylierung nehmen zu können, folgten erneut Modifizierungen an Baumwoll-Gewebe. Eine Sulfatierung mit Amidosulfonsäure wurde nach der Phosphorylierung als zweiter Derivatisierungsschritt durchgeführt. Die Kombination aus System Cell-PN und der Sulfatierung erbrachte vielversprechende Ergebnisse. Es wurden sehr hohe LOI-Werte (> 50) erreicht, welche auch eine gute Permanenz aufwiesen. Korrelationen zwischen Phosphor-, Schwefel- und Stickstoffgehalt zeigten sich in Bezug auf LOI und die Restmassen als konträr. Die besten LOI-Werte wurden mit hohen Schwefel- und Stickstoff- und niedrigen Phosphorwerten erhalten. Hohe Phosphorwerte waren insbesondere für hohe Restmassen verantwortlich. Demnach besitzt Schwefel eine sehr effektive Wirkung in den niedrigeren Temperaturbereichen (bis ~400 °C), welche bei den LOI-Tests eine Rolle spielen. In Bezug auf die Restmasse besitzt Schwefel einen geringeren Effekt, da dieser bei höheren Temperaturen zum größten Teil in die Gasphase übergeht (SO2, SO3). Dadurch entsteht auch ein etwas brüchiges Kohlegerüst. Der Masseverlust wäre bei sehr hohen Schwefelwerten zu hoch. Eine Kombination aus Schwefel und Phosphor ist besonders im Hinblick auf den Flammschutz sinnvoll. Im Falle eines Brandes können schnell Temperaturen bis 1000 °C erreicht werden, da meist nicht jedes Objekt in der Umgebung den Flammschutzanforderungen entspricht. Schwefelwerte im Bereich von 1.0 Gew.-% sind, was die Restmassen anbelangt, in einem tolerierbaren Bereich. In Kombination mit Phosphorwerten ≥ 2.0 Gew.-% liegt auch ein guter flammhemmender Effekt vor. Das P/S Verhältnis sollte bei Werten über 1.0 liegen. Je nach Fragestellung ist es daher notwendig die Konzentration an Schwefel und Phosphor anzupassen. In Bezug auf den Flammschutz sollten immer Komponenten, wie z.B. die Phosphorsäure, welche zur Verkohlung beiträgt, im System enthalten sein. Alleinig die Dehydratisierung katalysierende Verbindungen wie die Tosylate oder Sulfonsäuren sind nicht zielführend. Zudem treten bekannte Wirkungsweisen, wie der P/N-Synergismus, nicht bei jedem phosphor- und stickstoffbasierten System ein. Vielmehr ist es notwendig jedes FSM-System detailliert auf die einzelnen Zusammenhänge hin zu untersuchen, nur so ist eine sinnvolle Beurteilung der Synergismen möglich.Item Open Access A sodium bis(perfluoropinacol) borate-based electrolyte for stable, high-performance room temperature sodium-sulfur batteries based on sulfurized poly(acrylonitrile)(2021) Murugan, Saravanakumar; Klostermann, Sina V.; Frey, Wolfgang; Kästner, Johannes; Buchmeiser, Michael R.A new type of electrolyte salt based on a weakly coordinating anion (Na-PPB) for RT Na-SPAN batteries has been developed. Na-PPB was synthesized in bulk via a one-pot reaction. NMR spectroscopy reveals high purity of the salt and stability even under ambient atmospheric conditions. Single-crystal X-ray analysis confirmed the molecular structure of Na-PPB with Na+ coordinated by one DME molecule. The electrolyte containing Na-PPB with PC + 10 wt% FEC showed high oxidative stability on Al current collector exceeding 5.5 V. In a Na-SPAN cell, the Na-PPB electrolyte allows for an initial and final discharge capacity (500 cycles) of 1140 mAh/gsulfur and 965 mAh/gsulfur respectively, obtained at 2C (3.35 A/gsulfur). The excellent electrochemical performance and good chemical stability of Na-PPB offers access to the design of novel electrolyte salts for RT Na-SPAN batteries.