Wichtigste Anwendungsszenarien

• Einfang von Übergangsmetallionen
  
  Beim Laden und Entladen von Batterien setzen positive Elektrodenmaterialien Übergangsmetallionen frei, die die Elektrolytzersetzung katalysieren und dadurch die Batterielebensdauer und -sicherheit verringern. Maßgeschneiderte MOF-Materialien binden diese Ionen effizient durch synergistische physikalische und chemische Adsorption und verhindern so Schäden an Elektrolyten und Elektroden, ohne den Lithiumionentransport zu beeinträchtigen.

• Lithium-Dendritenunterdrückung
  
  Lithiumdendritenwachstum an der negativen Elektrode kann den Separator durchdringen und Kurzschlüsse sowie thermisches Durchgehen verursachen. MOF-Materialien, die auf der negativen Elektrode modifiziert oder in Separatoren integriert werden, fördern eine gleichmäßige Lithiumionenabscheidung, hemmen die Dendritenbildung und gewährleisten gleichzeitig eine gute elektrochemische Stabilität und Elektrolytverträglichkeit.

• Modifizierung der Batterieseparatorbeschichtung
  
  Herkömmliche Polyolefin-Separatoren weisen eine geringe thermische Stabilität und unzureichende Benetzbarkeit mit Elektrolyten auf. MOF-basierte Kompositbeschichtungen verbessern die Separatorleistung, indem sie die Elektrolytabsorption, die thermische Stabilität und die mechanische Festigkeit erhöhen. Die Beschichtung ist ohne zusätzliche Anlagenmodifikationen mit bestehenden Produktionslinien kompatibel.

• MOF-basierte Festkörperelektrolyte
  
  Flüssige Elektrolyte bergen die Gefahr von Auslaufen und Entflammbarkeit. Festkörperelektrolyte auf MOF-Basis nutzen MOF-Gerüste als Lithiumionen-Transportkanäle und bieten dadurch eine hohe Ionenleitfähigkeit, gute mechanische Festigkeit und thermische Stabilität. Sie lösen Probleme mit der Grenzflächenimpedanz und ermöglichen so sicherere Batterien mit höherer Energiedichte.