Elektromobilität ist einer der Grundpfeiler der Energiewende und entscheidend von der Effizienz der hierfür verwendeten Energiespeichermedien abhängig. Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben sich hierfür in den letzten Jahrzehnten aufgrund ihrer hohen Ladungsdichte durchgesetzt. Die darin vorwiegend verwendeten Elektrolytlösungen auf Basis organischer Lösemittel bieten zwar eine hohe elektrische Leitfähigkeit, sind allerdings anfällig gegenüber Alterungsprozessen, die deren Lebensdauer einschränken. Zudem bergen sie aufgrund ihrer Brennbarkeit und Toxizität erhebliche Sicherheitsrisiken. Anstelle flüssiger Elektrolyte bieten feste Elektrolyte auf Basis von Polymeren eine sichere Alternative, die aktuell aufgrund ihrer deutlich geringeren Leitfähigkeit noch keine Anwendung finden.
Für eine systematische Weiterentwicklung dieser Materialien ist ein besseres Verständnis der Ionenleitfähigkeitsvorgänge innerhalb der Polymere auf Grundlage computerchemischer Studien notwendig. Da die enorme Größe der Polymerketten aktuelle Rechenmethoden an ihre Grenzen bringt, ist hierfür die Entwicklung neuer effizienterer Methoden entscheidend. Dabei stellt insbesondere die Bestimmung der stabilsten und damit bevorzugten dreidimensionalen Struktur des Polymers eine große Herausforderung dar. Diese Aufgabe lässt sich rein mathematisch als globales Optimierungsproblem formulieren, wofür bereits etablierte Algorithmen verfügbar sind, die lediglich auf die chemische Fragestellung übertragen werden müssen. Im Anschluss soll der Ionentransport durch diskrete Sprünge der Lithiumionen zwischen möglichen Bindungssstellen innerhalb des Polymers simuliert werden, wodurch sich der Rechenaufwand gegenüber üblichen Molekulardynamik-Simulationen enorm reduzieren lässt und somit eine schnelle Analyse verschiedenster Polymere ermöglicht wird.