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In einem zweigeteilten Aufsatz berichten wir über die Grundlagen und diversen Zellchemien von Hochenergieakkumulatoren. Im ersten Teil haben wir beschrieben, welche Voraussetzungen erfüllt sein müssen, um eine wiederaufladbare Batterie mit hohen Energieinhalten pro Gewicht und Volumen, also eine “Superbatterie” zu realisieren. Dabei haben wir festgestellt, dass die Hochenergie‐Zukunftstechnologien Brennstoffzelle als auch Metall‐Luft‐Zelle schon zu Anfang der Batteriegeschichte entdeckt wurden, und dass eine Superbatterie mit Elektroden auf der Basis von Li‐Metall bzw. Li‐Einlagerungsmaterialien im Moment am vielversprechendsten erscheint. In diesem zweiten Teil haben wir diese Li‐Batterietechnologien im Detail beschreiben, aber auch Alternativsysteme vorgestellt. Allen Batteriesystemen ist gemein, dass sie einem anderen energieliefernden Reaktionsmechanismus als eine thermische Verbrennung folgen. In Hinsicht auf elektromobile Anwendungen ist ein Vergleich der Energieinhalte von Batterie und Benzinverbrennungsmotor deshalb nur bedingt fair und zielführend.

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Organic radical batteries (ORBs) represent a viable pathway to a more sustainable energy storage technology compared to conventional Li-ion batteries. For further materials and cell development towards competitive energy and power densities, a deeper understanding of electron transport and conductivity in organic radical polymer cathodes is required. Such electron transport is characterised by electron hopping processes, which depend on the presence of closely spaced hopping sites. Using a combination of electrochemical, electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopic, and theoretical molecular dynamics as well as density functional theory modelling techniques, we explored how compositional characteristics of cross-linked poly(2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy-4-yl methacrylate) (PTMA) polymers govern electron hopping and rationalise their impact on ORB performance. Electrochemistry and EPR spectroscopy not only show a correlation between capacity and the total number of radicals in an ORB using a PTMA cathode, but also indicates that the state-of-health degrades about twice as fast if the amount of radical is reduced by 15%. The presence of up to 3% free monomer radicals did not improve fast charging capabilities. Pulsed EPR indicated that these radicals readily dissolve into the electrolyte but a direct effect on battery degradation could not be shown. However, a qualitative impact cannot be excluded either. The work further illustrates that nitroxide units have a high affinity to the carbon black conductive additive, indicating the possibility of its participation in electron hopping. At the same time, the polymers attempt to adopt a compact conformation to increase radical–radical contact. Hence, a kinetic competition exists, which might gradually be altered towards a thermodynamically more stable configuration by repeated cycling, yet further investigations are required for its characterisation.