Promotionsvortrag von Simon Ahlmann

Das derzeitige weltweite Interesse an der Energiespeicherung hat zur Entwicklung neuer Verbundwerkstoffe und folglich zu neuen Methoden für die Herstellung und Prüfung dieser Produkte geführt. In der Energiespeicherforschung wird das mechanische Verhalten jedoch weniger untersucht, obwohl es sowohl von grundlegender als auch technologischer Bedeutung ist. Um das Zusammenspiel von Ladungs- und Massentransport zu bewerten, konzentriert sich diese Arbeit auf eine Vielzahl von Elektrolyten, wobei Scherrheologie und dielektrische Spektroskopie als Untersuchungsmethoden eingesetzt werden. Indem wir das mechanische Verhalten dieser Materialien anpassen, untersuchen wir den Einfluss ihrer lokalen und makroskopischen Viskoelastizität auf ihre Leitfähigkeit, mit dem Ziel, neue Ansätze zur Verbesserung der Leitfähigkeit zu finden. Unsere Untersuchungen an einer Reihe von Mischungen mit einer ionischen und einer dipolaren Flüssigkeit zeigen eine ungewöhnliche Verschiebung in der Kopplung zwischen mechanischem und Leitfähigkeits-Prozess. Eine Untersuchung von Ionengelen zeigt, dass die Wechselwirkung von Ladungsträgern mit ihrer gelartigen Matrix die Leitfähigkeit auch dann beeinflussen kann, wenn eine starke dynamische Diskrepanz zwischen den makroskopischen mechanischen und elektrischen Parametern besteht. Schließlich wird durch den Vergleich von Ionen- und Protonenleitern gezeigt, dass diese Entkopplung die Leitfähigkeit in Säurehydraten signifikant erhöht. Unsere Ergebnisse und deren Analysen zeigen, dass die Verbesserung des Entkopplungsgrades zwischen den mechanischen und elektrischen Freiheitsgraden in Verbindung mit einer Reduzierung der Ladungskorrelationen in hochkonzentrierten Elektrolyten für die Entwicklung der nächsten Generation von Energiespeichermaterialien von essentieller Bedeutung ist.