DE102013226751A1 - Method for producing at least one energy storage component for an electrical energy store - Google Patents

Method for producing at least one energy storage component for an electrical energy store Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Energiespeicherkomponente (2, 3, 4, 5, 6) für einen elektrischen Energiespeicher (1), dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der wenigstens einen Energiespeicherkomponente (2, 3, 4, 5, 6) wenigstens ein die wenigstens eine Energiespeicherkomponente bildendes Energiespeicherkomponentenmaterial sowie wenigstens ein Porosierungsmittel, welches der Ausbildung poröser Strukturen in der herzustellenden Energiespeicherkomponente (2, 3, 4, 5, 6) dient, mittels Aerosolabscheidung in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf einem Trägermaterial abgeschieden werden.Method for producing at least one energy storage component (2, 3, 4, 5, 6) for an electrical energy store (1), characterized in that at least one of the at least one energy storage component (2, 3, 4, 5, 6) is at least one energy storage component an energy storage component material forming energy storage component material and at least one porosity agent, which serves to form porous structures in the energy storage component (2, 3, 4, 5, 6) to be produced, are deposited on a carrier material by means of aerosol deposition in a common deposition process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Energiespeicherkomponente für einen elektrischen Energiespeicher. The invention relates to a method for producing at least one energy storage component for an electrical energy store.

Elektrische Energiespeicher sind in Aufbau und Funktion an und für sich bekannt. Zu den wesentlichen Energiespeicherkomponenten entsprechender elektrischer Energiespeicher gehören Elektroden, ein zwischen den Elektroden angeordneter, elektrisch isolierender, jedoch ionisch leitfähiger Separator bzw. Elektrolyt sowie den Elektroden zugeordnete elektrisch leitfähige Kontaktelemente, so genannte Ableiter. Electrical energy storage devices are known in structure and function in and of themselves. The main energy storage components of corresponding electrical energy storage include electrodes, an electrically insulating, but ionically conductive separator or electrolyte arranged between the electrodes, and electrically conductive contact elements assigned to the electrodes, so-called arresters.

Sofern in entsprechenden elektrischen Energiespeichern flüssige bzw. gelartige Elektrolyten eingesetzt werden sollen, ist eine poröse, insbesondere offenporige, Struktur der Elektroden sowie des Separators erforderlich, so dass sowohl die Elektroden als auch der Separator mit einem flüssigen oder gelartigen Elektrolyten befüllt bzw. durchsetzt werden können. If liquid or gel-type electrolytes are to be used in corresponding electrical energy stores, a porous, in particular open-pore, structure of the electrodes and of the separator is required, so that both the electrodes and the separator can be filled or permeated with a liquid or gel electrolyte ,

Die Herstellung entsprechender Energiespeicherkomponenten, insbesondere solcher, welche für die Verwendung eines flüssigen bzw. gelartigen Elektrolyten zwingend mit einer porösen Struktur zu versehen sind, ist regelmäßig aufwändig. Insbesondere ist es nicht ohne Weiteres möglich, eine gezielte Ausbildung einer bestimmten Porosität prozesstechnisch zu realisieren bzw. prozesstechnisch zu beeinflussen. The production of corresponding energy storage components, in particular those which are to be provided with a porous structure for the use of a liquid or gel electrolyte, is usually complex. In particular, it is not readily possible to realize a targeted formation of a specific porosity in terms of process technology or to influence it in terms of process technology.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Energiespeicherkomponente für einen elektrischen Energiespeicher anzugeben. The invention is thus based on the object of specifying an improved method for producing at least one energy storage component for an electrical energy store.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Energiespeicherkomponente für einen elektrischen Energiespeicher gelöst, welches sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass zur Herstellung der wenigstens einen Energiespeicherkomponente wenigstens ein die wenigstens eine Energiespeicherkomponente bildendes Energiespeicherkomponentenmaterial sowie wenigstens ein Porosierungsmittel, welches der Ausbildung poröser Strukturen in der herzustellenden Energiespeicherkomponente dient, mittels Aerosolabscheidung in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf einem Trägermaterial abgeschieden werden. The object is achieved by a method for producing at least one energy storage component for an electrical energy storage, which according to the invention is characterized in that for the preparation of the at least one energy storage component at least one at least one energy storage component forming energy storage component material and at least one porosity, which the formation of porous structures in the to be produced energy storage component, are deposited by means of aerosol deposition in a common deposition process on a substrate.

Das erfindungsgemäße Prinzip betrifft einen besonderen technischen Ansatz zur Herstellung wenigstens einer Energiespeicherkomponente für einen elektrischen Energiespeicher. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden wenigstens ein eine Energiespeicherkomponente, wie z. B. eine Elektrode oder einen Separator, bildendes Energiespeicherkomponentenmaterial sowie ein der Ausbildung poröser Strukturen in der herzustellenden Energiespeicherkomponente dienendes Porosierungsmittel mittels Aerosolabscheidung in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf einem Trägermaterial abgeschieden. The inventive principle relates to a special technical approach for producing at least one energy storage component for an electrical energy storage. In the context of the method according to the invention, at least one energy storage component, such as. For example, an electrode or a separator, forming energy storage component material and a porosity agent serving to form porous structures in the energy storage component to be produced are deposited by means of aerosol deposition in a common deposition process on a carrier material.

Bei der Aerosolabscheidung handelt es sich allgemein um einen Abscheidungsprozess, bei welchem aus partikulären Ausgangsmaterialien, worunter auch Partikelmischungen unterschiedlicher partikulärer Ausgangsmaterialien zu verstehen sind, ein Aerosol, d. h. ein Gemisch bzw. eine Dispersion aus festen oder flüssigen Partikeln und einem gasförmigen Trägermedium, hergestellt, und, insbesondere mittels Vakuum, auf ein Trägermaterial beschleunigt wird. Die beschleunigten partikulären Ausgangsmaterialien treffen mit hoher kinetischer Energie auf das Trägermaterial auf und bilden dort aufgrund des hohen kinetischen Energieeintrags in-situ eine feste Schicht aus. Aerosol deposition is generally a deposition process in which particulate starting materials, which are also understood to be particle mixtures of different particulate starting materials, are an aerosol, i. H. a mixture or a dispersion of solid or liquid particles and a gaseous carrier medium, prepared, and, in particular by means of vacuum, is accelerated onto a support material. The accelerated particulate starting materials impinge on the carrier material with high kinetic energy and form a solid layer there in situ due to the high kinetic energy input.

Die wesentlichen Vorteile der Aerosolabscheidung gegenüber anderen Abscheidungsprozessen sind insbesondere in den möglichen niedrigen Prozesstemperaturen, welche typischerweise in einem Bereich zwischen 0°C und 300°C liegen, zu sehen. Insbesondere bedarf es für die Aerosolabscheidung nicht notwendig einer Temperierung der abzuscheidenden Ausgangsmaterialien bzw. des Trägermaterials. Eine Temperierung der Ausgangsmaterialien bzw. des Trägermaterials bzw. der abgeschiedenen Materialien kann jedoch zweckmäßig sein, da damit Einfluss auf die Gefügestruktur der abgeschiedenen Materialien genommen werden kann. Die Aerosolabscheidung erlaubt es zudem, chemisch deutlich unterschiedliche Ausgangsmaterialien gemeinsam abzuscheiden und derart in einer festen Schicht zu verbinden. The main advantages of the aerosol deposition over other deposition processes are especially in the possible low process temperatures, which are typically in a range between 0 ° C and 300 ° C, see. In particular, it is not necessary for the aerosol separation to control the temperature of the starting materials or the carrier material to be deposited. However, a temperature control of the starting materials or of the carrier material or of the deposited materials may be expedient, since this can influence the microstructure of the deposited materials. The aerosol deposition also allows chemically distinctly different starting materials to be deposited together and thus combined in a solid layer.

Bei der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Aerosolabscheidung handelt es sich um einen Ko-Abscheidungsprozess, in welchem mehrere unterschiedliche Ausgangsmaterialien bzw. Mischungen unterschiedlicher Ausgangsmaterialien, d. h. insbesondere das wenigstens Energiespeicherkomponentenmaterial und das wenigstens eine Porosierungsmittel, mittels Aerosolabscheidung gemeinsam in einem Abscheidungsprozess respektive in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf einem Trägermaterial abgeschieden werden. The aerosol deposition used in the process according to the invention is a co-precipitation process in which several different starting materials or mixtures of different starting materials, ie. H. in particular, the at least energy storage component material and the at least one pore-forming agent are deposited by means of aerosol deposition together in a deposition process or in a common deposition process on a carrier material.

Unter einer in einem Abscheidungsprozess erfolgenden gemeinsamen Abscheidung kann zu verstehen sein, dass die abzuscheidenden Materialien, kurz die Abscheidungsmaterialien, zeitgleich abgeschieden werden. Unter einer in einem Abscheidungsprozess erfolgenden gemeinsamen Abscheidung kann jedoch auch zu verstehen sein, dass die abzuscheidenden Materialien zeitlich aufeinanderfolgend bzw. zeitlich gestaffelt abgeschieden werden. Ein Abscheidungsprozess kann sonach mehrere zeitlich aufeinanderfolgende bzw. zeitlich gestaffelte Abscheidungsschritte umfassen, in welchen Abscheidungsschritten jeweils ein oder mehrere, gegebenenfalls unterschiedliche abzuscheidende Materialien, abgeschieden werden. Under one in one Deposition process co-deposition can be understood that the materials to be deposited, in short, the deposition materials are deposited at the same time. However, a common deposition occurring in a deposition process can also be understood as meaning that the materials to be deposited are deposited in a temporally successive or time-staggered manner. A deposition process may therefore comprise a plurality of sequential time-sequential deposition steps, in which deposition steps in each case one or more, optionally different materials to be deposited are deposited.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, aus den abzuscheidenden Materialien, d. h. dem wenigstens einen Energiespeicherkomponentenmaterial und dem wenigstens einen Porosierungsmittel sowie gegebenenfalls weiteren Abscheidungsmaterialien, zunächst ein oder mehrere Aerosole herzustellen und diese(s) Aerosol(e) gezielt auf das Trägermaterial zu beschleunigen, so dass dort eine aus dem wenigstens einen Energiespeicherkomponentenmaterial und dem wenigstens einen Porosierungsmittel sowie den gegebenenfalls weiteren Abscheidungsmaterialien bestehende feste Schicht abgeschieden wird. Die derart abgeschiedene Schicht bildet die herzustellende Energiespeicherkomponente. According to the invention, therefore, it is provided from the materials to be deposited, d. H. the at least one energy storage component material and the at least one pore-forming agent and optionally further deposition materials, first to produce one or more aerosols and accelerate this (s) aerosol (s) targeted to the carrier material so that there is one of the at least one energy storage component material and the at least one pore-forming agent and the optionally further deposition materials existing solid layer is deposited. The thus deposited layer forms the energy storage component to be produced.

Über Einstellungen bzw. Variationen der Prozessbedingungen des Aerosolabscheidungsprozesses lassen sich Schichten und sonach Energiespeicherkomponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere unterschiedlichen Dichten, Porositäten und Schichtdicken, realisieren. Typischerweise liegen die Schichtdicken der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Energiespeicherkomponenten in einem Bereich zwischen 1 und 300 µm. Gleichwohl sind prinzipiell auch Energiespeicherkomponenten mit Schichtdicken unterhalb 1 µm bzw. oberhalb 300 µm herstellbar. Layers and thus energy storage components with different properties, in particular different densities, porosities and layer thicknesses, can be realized via adjustments or variations of the process conditions of the aerosol deposition process. Typically, the layer thicknesses of the energy storage components produced by the method according to the invention are in a range between 1 and 300 microns. Nevertheless, energy storage components with layer thicknesses below 1 μm or above 300 μm can also be produced in principle.

Über die anteilsmäßige Zusammensetzung des abzuscheidenden Aerosols, d. h. insbesondere über den Anteil bzw. die Konzentration des wenigstens einen Energiespeicherkomponentenmaterials in dem Aerosol und den Anteil bzw. die Konzentration des wenigstens einen Porosierungsmittels in dem Aerosol, lassen sich gezielt gewünschte Porositäten einer herzustellenden Energiespeicherkomponente einstellen. Insbesondere sind lokale Gradienten der Porosität innerhalb einer Energiespeicherkomponente ausbildbar, indem der Anteil bzw. die Konzentration des wenigstens einen Porosierungsmittels graduell variiert wird. Qualitativ lässt sich sagen, dass hohe Anteile bzw. Konzentrationen des wenigstens einen Porosierungsmittels entsprechend hohe Porositäten bedingen. About the proportionate composition of the aerosol to be deposited, d. H. in particular via the proportion or concentration of the at least one energy storage component material in the aerosol and the proportion or concentration of the at least one porosity agent in the aerosol, it is possible to set desired desired porosities of an energy storage component to be produced. In particular, local gradients of porosity can be formed within an energy storage component by gradually varying the proportion or concentration of the at least one porosity agent. Qualitatively, it can be said that high proportions or concentrations of the at least one porosity agent cause correspondingly high porosities.

Unter einem Energiespeicherkomponentenmaterial ist ein Material bzw. eine Materialmischung zu verstehen, aus welcher eine Energiespeicherkomponente ausbildbar ist. Ein im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendetes Energiespeicherkomponentenmaterial ist sonach derart beschaffen, dass es in funktioneller wie auch struktureller Hinsicht die hergestellte Energiespeicherkomponente ausbildet. An energy storage component material is to be understood as meaning a material or a material mixture from which an energy storage component can be formed. An energy storage component material used in the context of the method according to the invention is therefore such that it forms the energy storage component produced in functional as well as structural terms.

Unter einem Porosierungsmittel ist ein Material bzw. eine Materialzusammensetzung zu verstehen, welche(s) der Ausbildung poröser, insbesondere offenporiger, Strukturen in der herzustellenden Energiespeicherkomponente dient. Das Porosierungsmittel kann strukturell derart beschaffen sein, dass die Ausbildung poröser Strukturen in der Energiespeicherkomponente während und/oder nach der Abscheidung erfolgt. A porosity agent is to be understood as meaning a material or a material composition which (s) serves to form porous, in particular open-pore, structures in the energy storage component to be produced. The porosity agent may structurally be such that the formation of porous structures in the energy storage component takes place during and / or after the deposition.

Prinzipiell sind über das wenigstens eine Porosierungsmittel poröse Strukturen dadurch ausbildbar, dass das wenigstens eine Porosierungsmittel während und/oder nach der Abscheidung, z. B. durch Zersetzung, aus der Energiespeicherkomponente entfernt wird. Mithin werden durch die Entfernung des wenigstens einen Porosierungsmittels, insbesondere miteinander kommunizierende respektive zusammenhängende, Leerstellen bzw. Hohlräume gebildet, welche poröse Strukturen innerhalb der Energiespeicherkomponente bilden. In principle, porous structures can be formed by way of the at least one porosity agent in that the at least one porosity agent is formed during and / or after the deposition, eg. B. by decomposition, is removed from the energy storage component. Consequently, by the removal of the at least one porosity, in particular communicating with each other or contiguous, vacancies or cavities are formed, which form porous structures within the energy storage component.

Sowohl das abzuscheidende wenigstens eine Energiespeicherkomponentenmaterial als auch das abzuscheidende wenigstens eine Porosierungsmittel ist partikulär. Unter einem partikulären Material ist ein partikelförmiges, d. h. aus einzelnen und/oder mehreren agglomerierten Partikeln bestehendes, Pulver bzw. eine entsprechende Pulvermischung zu verstehen. Die in einem Pulver bzw. einer Pulvermischung enthaltenen Partikel sind in ihrer Form bzw. Morphologie prinzipiell frei wählbar. Lediglich beispielhaft ist auf Partikel mit kugeligen bzw. rundlichen oder plättchenartigen Formen bzw. Morphologien zu verweisen. Both the at least one energy storage component material to be deposited and the at least one porosity agent to be deposited are particulate. Under a particulate material is a particulate, d. H. from individual and / or more agglomerated particles existing powder or a corresponding powder mixture to understand. The particles contained in a powder or a powder mixture are in principle freely selectable in their shape or morphology. For example only particles with spherical or roundish or platelet-like shapes or morphologies are to be referred to.

Die Größe der Partikel liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 0,05 und 30 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,2 und 10 µm. Gleichwohl können die Partikelgrößen der Partikel in Ausnahmefällen auch unterhalb 0,05 µm bzw. oberhalb 30 µm liegen. The size of the particles is typically in a range between 0.05 and 30 microns, in particular in a range between 0.2 and 10 microns. Nevertheless, the particle sizes of the particles may in exceptional cases also be below 0.05 μm or above 30 μm.

Selbstverständlich ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur möglich, eine einzelne Energiespeicherkomponente für einen elektrischen Energiespeicher herzustellen. Es können ebenso mehrere unterschiedliche Energiespeicherkomponenten hergestellt werden, welche zu einem Energiespeicher verbunden werden können. Of course, within the scope of the method according to the invention, it is not only possible to produce a single energy storage component for an electrical energy store. It can also be made several different energy storage components, which can be connected to an energy storage.

Besonders zweckmäßig können mittels Aerosolabscheidung mehrere unterschiedliche Energiespeicherkomponenten sukzessive nacheinander in einem gemeinsamen, mehrere Abscheidungsschritte umfassenden Abscheidungsprozess hergestellt werden. Es ist also möglich, dass nach der Herstellung einer ersten Energiespeicherkomponente, wie z. B. einer ersten Elektrode, eine zweite Energiespeicherkomponente, wie z. B. ein Separator, unmittelbar auf der zuvor hergestellten ersten Energiespeicherkomponente, d. h. beispielsweise der ersten Elektrode, abgeschieden wird. Auf der zweiten Energiespeicherkomponente, wie z. B. dem Separator, kann im Weiteren eine dritte Energiespeicherkomponente, wie z. B. eine weitere Elektrode, abgeschieden werden. Entsprechend kann eine abgeschiedene Energiespeicherkomponente das Trägermaterial, auf welchem die Abscheidung einer weiteren, dieser im Gesamtaufbau des Energiespeichers folgenden Energiespeicherkomponente erfolgt, darstellen. By means of aerosol deposition, a plurality of different energy storage components can successively be successively inserted in succession a common, several deposition steps comprehensive deposition process can be made. It is therefore possible that after the production of a first energy storage component, such. B. a first electrode, a second energy storage component, such. As a separator, directly on the previously prepared first energy storage component, ie, for example, the first electrode, is deposited. On the second energy storage component, such as. As the separator, a third energy storage component, such as. B. another electrode can be deposited. Accordingly, a deposited energy storage component, the carrier material on which the deposition of a further, this takes place in the overall structure of the energy storage energy storage component represent.

Selbstverständlich ist es auch möglich, Energiespeicherkomponenten in Form von elektrischen Kontaktelementen, d. h. so genannten Ableitern, entsprechend abzuscheiden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können jedoch auch vorgefertigte elektrische Kontaktelemente, z. B. in Form von metallischen Folien, eingesetzt werden, auf welchen weitere Energiespeicherkomponenten mittels Aerosolabscheidung abgeschieden werden. Die vorgefertigten elektrischen Kontaktelemente können hierbei als Trägermaterial dienen. Of course it is also possible, energy storage components in the form of electrical contact elements, d. H. so-called arresters, to be separated accordingly. In the context of the method according to the invention, however, prefabricated electrical contact elements, for. B. in the form of metallic films are used, on which further energy storage components are deposited by means of aerosol deposition. The prefabricated electrical contact elements can serve as carrier material here.

Prinzipiell kann allein durch eine Änderung der Zusammensetzung des oder der eingesetzten Aerosole, d. h. insbesondere durch eine Änderung der Zusammensetzung des das Energiespeicherkomponentenmaterial enthaltenden Aerosols, in kontinuierlicher Weise ein fertiger Energiespeicher schichtweise abgeschieden bzw. schichtweise aufgebaut werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in diesen Fällen auch als Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers erachtet werden. In principle, solely by changing the composition of the aerosol (s) used, i. H. In particular, by a change in the composition of the energy storage component material containing aerosol, in a continuous manner, a finished energy storage layer deposited or layered. In these cases, the method according to the invention can also be regarded as a method for producing an energy store.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellenden bzw. hergestellten Energiespeicherkomponenten sind insbesondere für den Einsatz mit einem flüssigen oder gelartigen Elektrolyten, kurz Flüssigelektrolyten, geeignet, da sich durch die Verwendung des Porosierungsmittels poröse Strukturen in der oder den hergestellten Energiespeicherkomponente(n) ausbilden, welche mit bzw. von einem entsprechenden Flüssigelektrolyten durchsetzt werden können. The energy storage components to be produced or produced by the process according to the invention are suitable, in particular, for use with a liquid or gel electrolyte, in short, liquid electrolytes, since the use of the porosity agent forms porous structures in or on the energy storage component (s) that are produced with or . can be penetrated by a corresponding liquid electrolyte.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, wie bereits erwähnt, möglich, dass eine Energiespeicherkomponente in Form einer Elektrode hergestellt wird, wobei hierzu wenigstens ein zur Aufnahme von Ionen ausgebildetes Elektrodenmaterial als das Energiespeicherkomponentenmaterial abgeschieden wird. Bei dem Energiespeicherkomponentenmaterial kann es sich sonach um ein eine Elektrode bildendes Elektrodenmaterial, mithin um ein Material, welches, insbesondere im Betrieb eines Energiespeichers, Ionen abgeben bzw. auslagern oder Ionen aufnehmen bzw. einlagern kann, handeln. Für das Beispiel einer für einen Lithium-Ionen-Energiespeicher herzustellenden bzw. hergestellten Elektrode kann als Elektrodenmaterial beispielsweise Graphit oder eine Lithium haltige Verbindung, wie z. B. LiCoO2, LiMn2O4 oder LiFePO4, verwendet werden. Das Elektrodenmaterial kann als Aktivmaterial aufgefasst bzw. bezeichnet werden. In the context of the method according to the invention, as already mentioned, it is possible for an energy storage component to be produced in the form of an electrode, for which purpose at least one electrode material designed to receive ions is deposited as the energy storage component material. The energy storage component material may accordingly be an electrode material forming an electrode, that is to say a material which, in particular during the operation of an energy store, can release ions or absorb or store ions. For the example of an electrode to be manufactured or produced for a lithium-ion energy storage can be used as electrode material, for example, graphite or a lithium-containing compound such. LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 or LiFePO 4 . The electrode material can be understood or referred to as active material.

Neben dem wenigstens einen Elektrodenmaterial kann zusätzlich wenigstens ein elektrisch leitfähiges Leitmaterial abgeschieden werden und/oder ein ein elektrisch leitfähiges Leitmaterial umfassendes Elektrodenmaterial abgeschieden werden. Das zur Ausbildung der Energiespeicherkomponente abzuscheidende Aerosol kann sonach neben dem Elektrodenmaterial und dem Porosierungsmittel noch wenigstens ein partikuläres Leitmaterial enthalten, über welches die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit, der herzustellenden bzw. hergestellten Elektrode beeinflussbar sind. Über die anteilsmäßige Zusammensetzung des abzuscheidenden Aerosols, d. h. insbesondere über den Anteil bzw. die Konzentration des Leitmaterials, lassen sich gezielt bestimmte elektrische Eigenschaften, insbesondere elektrische Leitfähigkeiten, einstellen. Insbesondere sind auch lokale Gradienten der Leitfähigkeit ausbildbar, indem der Anteil bzw. die Konzentration des Leitmaterials graduell variiert wird. Hohe Anteile bzw. Konzentrationen des Leitmaterials bedingen dabei entsprechend hohe Leitfähigkeiten. Bei dem Leitmaterial kann es sich beispielsweise um partikuläres Graphit oder spezielle Leitruße handeln. In addition to the at least one electrode material, in addition at least one electrically conductive conductive material can be deposited and / or an electrode material comprising an electrically conductive conductive material can be deposited. The aerosol to be deposited to form the energy storage component can therefore contain, in addition to the electrode material and the porosity agent, at least one particulate conductive material via which the electrical properties, in particular the electrical conductivity, of the electrode to be produced or produced can be influenced. About the proportionate composition of the aerosol to be deposited, d. H. in particular via the proportion or the concentration of the conductive material, specific electrical properties, in particular electrical conductivities, can be adjusted in a targeted manner. In particular, local gradients of conductivity can also be formed by gradually varying the proportion or concentration of the conductive material. High proportions or concentrations of the conductive material require correspondingly high conductivities. The conductive material may, for example, be particulate graphite or special conductive carbon blacks.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, wie ebenso bereits erwähnt, möglich, dass eine Energiespeicherkomponente in Form eines zwischen zwei Elektroden eines Energiespeichers anzuordnenden elektrisch isolierenden, jedoch ionisch leitfähigen Separators hergestellt wird, wobei hierzu wenigstens ein elektrisch isolierendes, gegebenenfalls selbst ionisch leitfähiges Separatormaterial als Energiespeicherkomponentenmaterial abgeschieden wird. Bei dem Energiespeicherkomponentenmaterial kann es sich sonach um ein einen Separator bildendes Separatormaterial, mithin um ein Material mit elektrisch isolierenden und gegebenenfalls ionisch leitfähigen Eigenschaften handeln. Der Separator ist daher für Elektronen undurchlässig, für bestimmte Ionen jedoch durchlässig. Das verwendete Separatormaterial kann beispielsweise aus einem organischen, insbesondere polymeren, und/oder anorganischen, insbesondere keramischen, Werkstoff bestehen oder einen solchen umfassen. Bei der Herstellung eines Separators ist auf eine nicht über das notwendige Maß hinausgehende Schichtdicke zu achten. Ein Separator ist regelmäßig so dünn wie möglich auszuführen. Typischerweise liegen die Schichtdicken eines Separators für Flüssigelektrolytenergiespeicher bzw. Flüssigelektrolytzellen, d. h. auch für Energiespeicher mit Polymer- bzw. Gelelektrolyten, in einem Bereich zwischen 10 und 30 µm. Bei Festkörperenergiespeichern bzw. Festkörperzellen beträgt die Schichtdicke des Separators dagegen wenige µm. In the context of the inventive method, as already mentioned, it is possible that an energy storage component is produced in the form of an electrically insulating, but ionically conductive separator to be arranged between two electrodes of an energy store, for which at least one electrically insulating, optionally even ionically conductive separator material is used Energy storage component material is deposited. The energy storage component material may accordingly be a separator material forming a separator, thus a material with electrically insulating and optionally ionically conductive properties. The separator is therefore impermeable to electrons, but permeable to certain ions. The separator material used may for example consist of or comprise an organic, in particular polymeric, and / or inorganic, in particular ceramic, material. When producing a separator, attention must be paid to a layer thickness which does not exceed the necessary level. A separator is regularly as thin as possible to execute. Typically, the layer thicknesses of a separator for liquid electrolyte energy storage or liquid electrolyte cells, ie also for energy storage with polymer or gel electrolyte, in a range between 10 and 30 microns. For solid-state energy storage or solid state cells, the layer thickness of the separator, however, is a few microns.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ebenso möglich, dass eine Energiespeicherkomponente in Form eines mit einer Elektrode eines Energiespeichers zu kontaktierenden elektrisch leitfähigen Kontaktelements hergestellt wird, wobei hierzu wenigstens ein elektrisch leitfähiges Kontaktelementmaterial als Energiespeicherkomponentenmaterial abgeschieden wird. Bei dem Energiespeicherkomponentenmaterial kann es sich sonach um ein ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement bildendes Kontaktelementmaterial, mithin um ein Material mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften handeln. Das Kontaktelementmaterial kann beispielsweise aus einem Metall oder einer Metallverbindung bestehen. Insbesondere kann das Kontaktelementmaterial aus Aluminium bzw. einer Aluminiumverbindung, Kupfer bzw. einer Kupferverbindung, Nickel bzw. einer Nickelverbindung oder Graphit bestehen. Im Rahmen der Herstellung eines entsprechenden Kontaktelements ist, sofern das Kontaktelement für die Verwendung in einem mit einem Flüssigelektrolyten betriebenen Energiespeicher vorgesehen ist, typischerweise auf eine möglichst geringe Porosität, hohe Leitfähigkeit und chemische Stabilität zu achten. In the context of the method according to the invention, it is likewise possible for an energy storage component to be produced in the form of an electrically conductive contact element to be contacted with an electrode of an energy store, for which purpose at least one electrically conductive contact element material is deposited as energy storage component material. The energy storage component material may accordingly be a contact element material forming an electrically conductive contact element, and thus a material having electrically conductive properties. The contact element material may for example consist of a metal or a metal compound. In particular, the contact element material may consist of aluminum or an aluminum compound, copper or a copper compound, nickel or a nickel compound or graphite. In the context of the production of a corresponding contact element, provided that the contact element is intended for use in an energy store operated with a liquid electrolyte, care must be taken to ensure the lowest possible porosity, high conductivity and chemical stability.

Als Porosierungsmittel kann wenigstens ein Zersetzungsmaterial und/oder ein wenigstens ein Zersetzungsmaterial umfassendes Porosierungsmittel verwendet werden, wobei sich das Zersetzungsmaterial rückstandsfrei zersetzen lässt. Die Ausbildung poröser Strukturen basiert sonach auf der während bzw. nach der Abscheidung bzw. Herstellung der Energiespeicherkomponente erfolgenden Zersetzung und somit Entfernung entsprechender Zersetzungsmaterialien aus der Energiespeicherkomponente. Die rückstandsfreie Zersetzung bzw. Entfernung der Zersetzungsmaterialien bedingt eine Ausbildung von Leerstellen, insbesondere von miteinander kommunizierenden bzw. zusammenhängenden Leerstellen, innerhalb der Energiespeicherkomponente, über welche Leerstellen, insbesondere offenporige, poröse Strukturen und sonach eine bestimmte Porosität innerhalb der Energiespeicherkomponente realisiert werden. At least one decomposition material and / or a porosity agent comprising at least one decomposition material may be used as the porosity agent, it being possible for the decomposition material to decompose without leaving any residue. The formation of porous structures is therefore based on the decomposition occurring during or after the deposition or production of the energy storage component and thus the removal of corresponding decomposition materials from the energy storage component. The residue-free decomposition or removal of the decomposition materials necessitates the formation of voids, in particular spaces communicating with each other, within the energy storage component, via which voids, in particular open-pored, porous structures and, consequently, a specific porosity are realized within the energy storage component.

Die Zersetzung des Zersetzungsmaterials kann beispielsweise thermisch, d. h. über Aufbringung von Temperatur, erfolgen. Hierbei wird vorzugsweise ein Zersetzungsmaterial verwendet, welches sich oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur rückstandsfrei thermisch zersetzen lässt. Um das Zersetzungsmaterial thermisch zu zersetzen, ist das Zersetzungsmaterial auf eine Temperatur oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur zu erhitzen. Zur thermischen Zersetzung des Zersetzungsmaterials kommt insbesondere eine Pyrolyse in Frage, um unerwünschte Oxidationsprozesse zu unterbinden. Denkbar ist es auch, die zur thermischen Zersetzung des Zersetzungsmaterials erforderliche thermische Energie über hochenergetische Strahlung, wie z. B. über Laserstrahlung, aufzubringen. Selbstverständlich ist darauf zu achten, dass die zur thermischen Zersetzung des Zersetzungsmaterials vorgesehene thermische Energie nicht derart hoch ist, dass das Energiespeicherkomponentenmaterial beschädigt wird. The decomposition of the decomposition material may, for example, thermally, d. H. via application of temperature. In this case, a decomposition material is preferably used, which can decompose thermally above its material-specific decomposition temperature without residue. To thermally decompose the decomposition material, the decomposition material is to be heated to a temperature above its material-specific decomposition temperature. For the thermal decomposition of the decomposition material is in particular a pyrolysis in question to prevent unwanted oxidation processes. It is also conceivable, the thermal energy required for the thermal decomposition of the decomposition material via high-energy radiation, such as. B. over laser radiation, apply. Of course, care must be taken that the thermal energy provided for thermal decomposition of the decomposition material is not so high as to damage the energy storage component material.

Es ist auch vorstellbar, das Zersetzungsmaterial mittels eines Lösungsmittels durch Lösen zu zersetzen und in in dem Lösungsmittel gelöster Form aus der Energiespeicherkomponente zu entfernen. Selbstverständlich ist dabei darauf zu achten, dass das Lösungsmittel derart gewählt ist, dass das Energiespeicherkomponentenmaterial nicht in dem Lösungsmittel löslich ist. Dieses Prinzip ist also beispielsweise anwendbar, wenn das Zersetzungsmaterial auf einem organischen Material, wie z. B. einem Polymermaterial, und das Energiespeicherkomponentenmaterial auf einem anorganischen Material basiert, so dass ein organisches Lösungsmittel nur die organischen Bestandteile der Energiespeicherkomponente, d. h. das organische Zersetzungsmaterial, nicht jedoch die anorganischen Bestandteile der Energiespeicherkomponente, d. h. das Energiespeicherkomponentenmaterial, löst. It is also conceivable to decompose the decomposition material by means of a solvent by dissolution and to remove it from the energy storage component dissolved in the solvent. Of course, it is important to ensure that the solvent is chosen such that the energy storage component material is not soluble in the solvent. This principle is therefore applicable, for example, if the decomposition material on an organic material such. A polymer material, and the energy storage component material is based on an inorganic material, so that an organic solvent only the organic components of the energy storage component, d. H. the organic decomposition material, but not the inorganic components of the energy storage component, d. H. the energy storage component material dissolves.

Bei dem Zersetzungsmaterial kann es sich beispielsweise um ein synthetisches oder natürliches Polymermaterial handeln. Das Polymermaterial weist zweckmäßig eine niedrige Zersetzungstemperatur, insbesondere einen niedrigen Schmelzpunkt, und/oder eine gute Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln auf. Bei dem Polymermaterial kann es sich demnach z. B. um thermoplastische Kunststoffmaterialien, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol etc., oder um natürliche Polymere, wie z. B. Zellulose, handeln. The decomposition material may be, for example, a synthetic or natural polymer material. The polymer material expediently has a low decomposition temperature, in particular a low melting point, and / or good solubility in organic solvents. In the polymer material, it may therefore z. B. to thermoplastic materials such. As polyethylene, polypropylene, polystyrene, etc., or natural polymers such. Cellulose, act.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass als Porosierungsmittel wenigstens ein Zersetzungsmaterial und/oder ein wenigstens ein Zersetzungsmaterial umfassendes Porosierungsmittel verwendet wird, wobei sich das Zersetzungsmaterial oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte zersetzen lässt. Die Zersetzung des Zersetzungsmaterials erfolgt in dieser Ausführungsform thermisch und ist im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nicht rückstandsfrei. Die Zersetzung des Zersetzungsmaterials hinterlässt in dieser Ausführungsform elektrisch leitfähige Zersetzungsprodukte und sonach elektrisch leitfähige Rückstände. Dieser elektrisch leitfähige Rückstand erhöht die elektrische Leitfähigkeit der Energiespeicherkomponente, so dass gegebenenfalls der Einsatz zusätzlicher elektrisch leitfähiger Leitmaterialien, wie z. B. Graphit, anteilsmäßig reduziert oder auf den Einsatz derartiger Leitmaterialien sogar verzichtet werden kann. Hieraus ergibt sich, dass entsprechende Zersetzungsmaterialien insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung von Elektroden eingesetzt werden. Die elektrisch leitfähigen Zersetzungsprodukte können beispielsweise durch Umwandlung des Zersetzungsmaterials im Rahmen der thermischen Zersetzung, insbesondere Pyrolyse, des Zersetzungsmaterials oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur gebildet sein. Die Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte kann durch die im Rahmen der thermischen Zersetzung erfolgenden Prozessbedingungen, wie z. B. Sauerstoffkonzentration, Sauerstoffpartialdruck, Temperatur, gesteuert werden. According to an expedient embodiment of the method according to the invention, it can be provided that at least one decomposition material and / or a porosity agent comprising at least one decomposition material is used as the porosity agent, wherein the decomposition material can decompose above its material-specific decomposition temperature to form electrically conductive decomposition products. The decomposition of the decomposition material takes place thermally in this embodiment and, in contrast to the embodiment described above, is not residue-free. The decomposition The decomposition material leaves in this embodiment electrically conductive decomposition products and therefore electrically conductive residues. This electrically conductive residue increases the electrical conductivity of the energy storage component, so that optionally the use of additional electrically conductive conductive materials, such. As graphite, proportionately reduced or can even be dispensed with the use of such conductive materials. It follows that corresponding decomposition materials are used in particular in connection with the production of electrodes. The electrically conductive decomposition products can be formed, for example, by conversion of the decomposition material as part of the thermal decomposition, in particular pyrolysis, of the decomposition material above its material-specific decomposition temperature. The formation of electrically conductive decomposition products can be achieved by taking place in the context of thermal decomposition process conditions such. As oxygen concentration, oxygen partial pressure, temperature, are controlled.

Bei dem Zersetzungsmaterial kann es sich in dieser Ausführungsform insbesondere um ein Polymermaterial handeln, welches im Rahmen seiner thermischen Zersetzung zur Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte geeignet ist. Insbesondere kommen sonach natürliche oder synthetische Polymermaterialien mit einem vergleichsweise hohen Anteil an Kohlenstoff, wie z. B. Polystyrol und/oder Dimethylzellulose, in Frage. Bei den Zersetzungsprodukten handelt es sich sonach vornehmlich um elektrisch leitfähige Kohlenstoffverbindungen. The decomposition material in this embodiment may in particular be a polymer material which is suitable for forming electrically conductive decomposition products in the course of its thermal decomposition. In particular, natural or synthetic polymer materials come with a relatively high proportion of carbon, such as. As polystyrene and / or dimethyl cellulose, in question. The decomposition products are therefore primarily electrically conductive carbon compounds.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können als Porosierungsmittel Core-Shell-Partikel, bestehend aus wenigstens einem Kernmaterial (Core) und wenigstens einem das Kernmaterial umhüllenden Hüllmaterial (Shell), verwendet werden. According to a further embodiment of the method according to the invention can be used as porosity core-shell particles consisting of at least one core material (core) and at least one shell material enveloping the core material (shell).

Dabei kann das Hüllmaterial elektrisch leitfähig sein und sich das Kernmaterial, insbesondere oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur, rückstandsfrei zersetzen lassen. Umgekehrt ist es möglich, dass das Kernmaterial elektrisch leitfähig ist und sich das Hüllmaterial, insbesondere oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur, rückstandsfrei zersetzen lässt. In diesem Zusammenhang gelten die Ausführungen bezüglich des Zersetzungsmaterials, welches sich rückstandsfrei zersetzen lässt, im Prinzip analog. Die, insbesondere thermisch bedingte, rückstandsfreie Zersetzung der jeweils nicht elektrisch leitfähigen Bestandteile der Core-Shell-Partikel führt zu der Ausbildung elektrisch leitfähiger Strukturen innerhalb der Energiespeicherkomponente durch die jeweils verbliebenen elektrisch leitfähigen Bestandteile der Core-Shell-Partikel. In this case, the shell material may be electrically conductive and can decompose the core material, in particular above its material-specific decomposition temperature, residue-free. Conversely, it is possible that the core material is electrically conductive and the shell material, in particular above its material-specific decomposition temperature, can decompose without residue. In this context, the statements regarding the decomposition material, which can be decomposed without leaving residue, apply analogously in principle. The, in particular thermally induced, residue-free decomposition of each non-electrically conductive components of the core-shell particles leads to the formation of electrically conductive structures within the energy storage component by each remaining electrically conductive components of the core-shell particles.

Es ist ebenso denkbar, dass sich das Hüllmaterial oberhalb einer materialspezifischen Zersetzungstemperatur unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte thermisch zersetzen lässt. Umgekehrt ist es auch hier möglich, dass sich das Kernmaterial oberhalb einer materialspezifischen Zersetzungstemperatur unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte thermisch zersetzen lässt. In diesem Zusammenhang gelten die Ausführungen bezüglich des Zersetzungsmaterials, welche sich unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte thermisch zersetzen lässt, im Prinzip analog. Die thermisch bedingte Zersetzung des jeweils elektrisch leitfähige Rückstände bildenden Bestandteils der Core-Shell-Partikel führt zu der Ausbildung elektrisch leitfähiger Strukturen innerhalb der Energiespeicherkomponente. Die übrigen Bestandteile der Core-Shell-Partikel können in ihrer ursprünglichen Form verbleiben oder rückstandsfrei zersetzt werden. It is also conceivable that the shell material can decompose thermally above a material-specific decomposition temperature to form electrically conductive decomposition products. Conversely, it is also possible here that the core material can be thermally decomposed above a material-specific decomposition temperature to form electrically conductive decomposition products. In this context, the statements regarding the decomposition material, which can be decomposed thermally to form electrically conductive decomposition products, in principle analog. The thermally induced decomposition of each electrically conductive residue-forming constituent of the core-shell particles leads to the formation of electrically conductive structures within the energy storage component. The remaining components of the core-shell particles can remain in their original form or be decomposed without residue.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, dass als Porosierungsmittel wenigstens ein leichtflüchtiges Zersetzungsmaterial und/oder ein wenigstens ein leichtflüchtiges Zersetzungsmaterial umfassendes Porosierungsmittel verwendet wird, wobei sich das leichtflüchtige Zersetzungsmaterial unter den im Rahmen der Abscheidung herrschenden Prozessbedingungen selbstständig verflüchtigt. Unter einem leichtflüchtigen Zersetzungsmaterial ist insbesondere ein Material mit einer niedrigen Siedetemperatur zu verstehen. Das leichtflüchtige Zersetzungsmaterial durchläuft bedingt durch die im Rahmen der Abscheidung herrschenden Prozessbedingungen, insbesondere des herrschenden Drucks und/oder der herrschenden Temperatur, einen Phasenübergang und tritt, insbesondere als Flüssigkeit oder Gas, während und/oder nach der Abscheidung aus der Energiespeicherkomponente aus. According to a further embodiment of the method according to the invention, it is possible that the porosity agent used is at least one volatile decomposition material and / or one porosity agent comprising at least one volatile decomposition material, whereby the volatile decomposition material volatilizes independently under the process conditions prevailing during the deposition. A volatile decomposition material is to be understood in particular as a material having a low boiling point. Due to the process conditions prevailing during the deposition, in particular the prevailing pressure and / or the prevailing temperature, the volatile decomposition material undergoes a phase transition and exits, especially as liquid or gas, during and / or after the deposition from the energy storage component.

Bei dem Zersetzungsmaterial kann es sich beispielsweise um gefrorene Partikel aus Wasser und/oder einem, insbesondere organischen, Lösungsmittel handeln. Es ist auch denkbar festen Stickstoff oder festes Kohlendioxid (Trockeneis) zu verwenden, welche bei Normalbedingungen sublimieren. In diesem Zusammenhang ist nochmals zu erwähnen, dass die Prozessbedingungen im Rahmen der Aerosolabscheidung auch vergleichsweise tiefe Temperaturen erlauben, so dass die Abscheidung auch bei Temperaturen um den Gefrierpunkt bzw. unterhalb des Gefrierpunkts erfolgen kann, was den Einsatz der vorgenannten leichtflüchtigen Zersetzungsmaterialien ohne Weiteres ermöglicht. The decomposition material may be, for example, frozen particles of water and / or one, in particular organic, solvent. It is also conceivable to use solid nitrogen or solid carbon dioxide (dry ice) which sublimate under normal conditions. In this context, it should again be mentioned that the process conditions in the context of aerosol deposition also allow comparatively low temperatures, so that the deposition can take place even at temperatures around the freezing point or below freezing point, which allows the use of the aforementioned volatile decomposition materials readily.

Den Gesamtprozess betreffend kann es vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Energiespeicherkomponentenmaterial und das wenigstens eine Porosierungsmittel sowie gegebenenfalls weitere Abscheidungsmaterialien unter Ausbildung einer Partikelmischung vorgemischt werden und die Partikelmischung abgeschieden wird. In dieser Variante werden sonach alle für die jeweils herzustellende Energiespeicherkomponente abzuscheidenden Abscheidungsmaterialien in eine Partikelmischung bzw. in ein eine entsprechende Partikelmischung enthaltendes Aerosol überführt, welche Partikelmischung bzw. welches Aerosol auf dem Trägermaterial abgeschieden wird. Der Abscheidungsprozess umfasst in dieser Variante insbesondere einen Abscheidungsschritt, in welchem alle abzuscheidenden Abscheidungsmaterialien gemeinsam abgeschieden werden. Es wird in dieser Variante sonach ein alle abzuscheidenden Abscheidungsmaterialien enthaltendes Aerosol abgeschieden bzw. verwendet. With regard to the overall process, provision can be made for the at least one energy storage component material and the at least one pore-forming agent and optionally further deposition materials to be premixed to form a particle mixture and the particle mixture to be deposited. In this variant, therefore, all the deposition materials to be deposited for the particular energy storage component to be produced are transferred into a particle mixture or into an aerosol containing a corresponding particle mixture, which particle mixture or aerosol is deposited on the carrier material. The deposition process in this variant comprises in particular a deposition step in which all the deposition materials to be deposited are deposited together. In this variant, an aerosol containing all the deposition materials to be deposited is deposited or used.

Es ist jedoch auch denkbar, dass das wenigstens eine Energiespeicherkomponentenmaterial oder ein Teil des wenigstens einen Energiespeicherkomponentenmaterials und das wenigstens eine Porosierungsmittel oder wenigstens ein Teil des wenigstens einen Porosierungsmittels sowie gegebenenfalls weitere Abscheidungsmaterialien zeitlich gestaffelt abgeschieden werden. In dieser Variante werden die für die jeweils herzustellende bzw. hergestellte Energiespeicherkomponente abzuscheidenden Abscheidungsmaterialien zumindest zum Teil separat bzw. in jeweiligen separat erzeugten Aerosolen abgeschieden. Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass die jeweiligen Abscheidungsmaterialien hier individuell für die Abscheidung aufbereitet, insbesondere vorbehandelt, und dosiert werden können. Für die jeweiligen Abscheidungsmaterialien sind sonach unterschiedliche Anlagen- und Prozessparameter, wie z. B. Pulveragitationsmodi, Druck- und/oder Temperaturverhältnisse, Leitungsquerschnitte, Düsengeometrien, Strömungsgeschwindigkeiten, Strömungsprofile und gasförmige Trägermedien, darstellbar. However, it is also conceivable that the at least one energy storage component material or a part of the at least one energy storage component material and the at least one porosity agent or at least part of the at least one porosity agent and optionally further deposition materials are deposited in a staggered time. In this variant, the deposition materials to be deposited for the particular energy storage component to be produced or produced are deposited at least partially separately or in respective separately produced aerosols. The advantage of this variant is that the respective deposition materials here individually prepared for the deposition, in particular pretreated, and can be dosed. For the respective deposition materials are therefore different plant and process parameters, such. B. Pulveragitationsmodi, pressure and / or temperature conditions, line cross-sections, nozzle geometries, flow velocities, flow profiles and gaseous carrier media, representable.

Gemäß einer weiteren Variante kann es vorgesehen sein, dass abzuscheidende Materialien, d. h. Abscheidungsmaterialien, mit gleichen oder ähnlichen Materialeigenschaften bzw. Partikeleigenschaften, insbesondere gleicher oder ähnlicher Dichte und/oder Morphologie und/oder Partikelgröße, in einzelnen Fraktionen unter Ausbildung einer Partikelmischung vorgemischt und fraktionsweise, d. h. in jeweiligen Fraktionen, abgeschieden werden. In dieser Variante werden sonach ähnlich der vorstehend beschriebenen Variante mehrere Aerosole erzeugt, welche jedoch jeweils mehrere Abscheidungsmaterialien gleicher oder ähnlicher Materialeigenschaften bzw. Partikeleigenschaften enthalten. Der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche anlagentechnische Aufbau kann daher im Vergleich zu der vorstehend genannten Variante einfacher gehalten werden. According to another variant, it may be provided that the materials to be deposited, d. H. Deposition materials, with the same or similar material properties or particle properties, in particular the same or similar density and / or morphology and / or particle size, in individual fractions to form a particle mixture premixed and fractionally, d. H. in respective fractions. In this variant, accordingly, similar to the variant described above, a plurality of aerosols are produced, which, however, each contain a plurality of deposition materials of the same or similar material properties or particle properties. The system engineering required for carrying out the method according to the invention can therefore be kept simpler compared to the variant mentioned above.

Um eine gute Durchmischung der abzuscheidenden Materialien her- bzw. sicherzustellen, ist es denkbar, dass die oder ein Teil der abzuscheidenden Materialien, d. h. der Abscheidungsmaterialien, vor ihrer Abscheidung in wenigstens einer Verwirbelungseinrichtung verwirbelt werden. Die Verwirbelung der Abscheidungsmaterialien bedingt eine bestimmte Durchmischung dieser, welche für den Abscheidungsprozess einer bestimmten Energiespeicherkomponente mit bestimmten Eigenschaften vorteilhaft sein kann. Die Abscheidungsmaterialien müssen im Rahmen der Verwirbelung nicht zwingend homogen durchmischt werden. Wesentlich ist vielmehr eine kontrollierte Durchmischung der Abscheidungsmaterialien im Hinblick auf die angestrebten Eigenschaften der abzuscheidenden bzw. herzustellenden Energiespeicherkomponente. Die Durchmischung kann anlagentechnisch durch in in bestimmte Leitungsabschnitte der Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschaltete Verwirbelungseinrichtungen, wie z. B. Verwirbelungsdüsen, realisiert werden. To ensure or ensure good mixing of the materials to be deposited, it is conceivable that the or a part of the materials to be deposited, d. H. the deposition materials, be vortexed before their deposition in at least one swirling device. The turbulence of the deposition materials requires a certain mixing of these, which may be advantageous for the deposition process of a particular energy storage component with certain properties. The deposition materials do not necessarily have to be homogeneously mixed during the turbulence. What is essential is rather a controlled mixing of the deposition materials with regard to the desired properties of the energy storage component to be deposited or produced. The mixing can systemically by in particular line sections of the system for carrying out the method according to the invention switched turbulizers, such. B. Verwirbelungsdüsen be realized.

Die Erfindung betrifft ferner eine Energiespeicherkomponente für einen elektrischen Energiespeicher. Typischerweise weist die Energiespeicherkomponente, zumindest sofern es sich dabei um eine Elektrode oder einen Separator handelt, wenigstens abschnittsweise eine poröse Struktur auf. Die Energiespeicherkomponente zeichnet sich dadurch aus, dass sie nach dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. The invention further relates to an energy storage component for an electrical energy storage. Typically, the energy storage component, at least insofar as it is an electrode or a separator, at least partially a porous structure. The energy storage component is characterized in that it is produced by the method according to the invention described above.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere einen Lithium-Ionen-Energiespeicher. Der elektrische Energiespeicher zeichnet sich dadurch aus, dass er wenigstens eine Energiespeicherkomponente, welche nach dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, umfasst. The invention further relates to an electrical energy storage, in particular a lithium-ion energy storage. The electrical energy store is characterized in that it comprises at least one energy storage component, which is produced by the method according to the invention described above.

Sowohl bezüglich der erfindungsgemäßen Energiespeicherkomponente als auch bezüglich des erfindungsgemäßen Energiespeichers gelten sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens analog. Both with regard to the energy storage component according to the invention as well as with respect to the energy store according to the invention, all statements relating to the method according to the invention apply analogously.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and from the drawing. Showing:

1 eine Prinzipdarstellung eines elektrischen Energiespeichers, umfassend mehrere Energiespeicherkomponenten, welche nach einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurden; 1 a schematic diagram of an electrical energy storage device, comprising a plurality of energy storage components, which were prepared by a method according to an embodiment of the invention;

2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des in 1 gezeigten Energiespeichers; 2 an enlarged view of a section of the in 1 shown energy storage;

3–6 verschiedene Herstellungsschritte im Rahmen der Herstellung eines elektrischen Energiespeichers nach einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 3 - 6 various manufacturing steps in the context of producing an electrical energy storage device according to a method according to an embodiment of the invention; and

7, 8 je eine Prinzipdarstellung einer Anlage zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 . 8th each a schematic representation of a system for carrying out a method according to an embodiment of the invention.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines elektrischen Energiespeichers 1, umfassend mehrere Energiespeicherkomponenten 2–6, welche nach einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurden. 1 shows a schematic diagram of an electrical energy storage 1 comprising a plurality of energy storage components 2 - 6 , which were produced by a method according to an embodiment of the invention.

Bei dem elektrischen Energiespeicher 1 handelt es sich um einen Lithium-Ionen-Energiespeicher, welcher für die Verwendung mit einem Flüssigelektrolyten ausgelegt ist. Bestimmte Energiespeicherkomponenten 3, 4, 5 des Energiespeichers 1 weisen sonach jeweils, insbesondere offenporige, poröse Strukturen auf, welche im Betrieb des Energiespeichers 1 mit einem Flüssigelektrolyten befüllt bzw. von diesem durchsetzt sind. In the electrical energy storage 1 it is a lithium-ion energy storage, which is designed for use with a liquid electrolyte. Certain energy storage components 3 . 4 . 5 of the energy store 1 have accordingly each, in particular open-pore, porous structures, which in the operation of the energy storage 1 are filled with a liquid electrolyte or interspersed by this.

Im Weiteren werden der strukturelle Aufbau sowie die Funktion der den Energiespeicher 1 bildenden Energiespeicherkomponenten 2–6 im Einzelnen näher erläutert. In addition, the structural design and the function of the energy storage 1 forming energy storage components 2 - 6 explained in detail.

Bei der Energiespeicherkomponente 2 handelt es sich um ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement 2a. Das Kontaktelement 2a ist aus einem elektrisch leitfähigen Kontaktelementmaterial, wie z. B. Aluminium oder einer Aluminiumverbindung, gebildet. Das Kontaktelement 2a dient der elektrischen Kontaktierung der diesem benachbart angeordneten Energiespeicherkomponente 3 nach Außen. Das Kontaktelement 2a ist sonach mit der diesem benachbart angeordneten Energiespeicherkomponente 3 elektrisch leitend verbunden. Das Kontaktelement 2a ist weitgehend kompakt ausgebildet, um eine bestmögliche Ableitung der Elektronen bzw. eine möglichst hohe spezifische elektrische Leitfähigkeit bzw. einen möglichst geringen Innenwiderstand zu gewährleisten. Die Schichtdicke des Kontaktelements 2a liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 8 und 30 µm. In the energy storage component 2 it is an electrically conductive contact element 2a , The contact element 2a is made of an electrically conductive contact element material, such. As aluminum or an aluminum compound formed. The contact element 2a serves the electrical contacting of this adjacent arranged energy storage component 3 outward. The contact element 2a is therefore with this adjacent arranged energy storage component 3 electrically connected. The contact element 2a is largely compact designed to ensure the best possible dissipation of the electrons or the highest possible specific electrical conductivity or the lowest possible internal resistance. The layer thickness of the contact element 2a is typically in a range between 8 and 30 microns.

Bei der Energiespeicherkomponente 3 handelt es sich um eine als Kathode geschaltete Elektrode 3a. Die Elektrode 3a ist aus einem zur Aufnahme von Ionen, insbesondere Lithium-Ionen, ausgebildeten Energiespeicherkomponentenmaterial, wie z. B. LiCoO2 oder LiFePO4, gebildet. Die Elektrode 3a dient der Abgabe/Aufnahme und Speicherung von Ionen, insbesondere Lithiumionen, im Betrieb des Energiespeichers 1. Die Elektrode 3a kann mit dem dieser benachbart angeordneten Kontaktelement 2a elektrisch leitend und mit der dieser benachbart angeordneten Energiespeicherkomponente 4 ionisch leitend bzw. direkt verbunden sein. Die Elektrode 3a weist eine poröse Struktur auf, um einen Flüssigelektrolyten aufzunehmen. Die Schichtdicke der Elektrode 3a liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 30 und 300 µm. In the energy storage component 3 it is an electrode connected as a cathode 3a , The electrode 3a is made of a for storing ions, in particular lithium ions, formed energy storage component material such. As LiCoO 2 or LiFePO 4 formed. The electrode 3a serves the delivery / recording and storage of ions, in particular lithium ions, during operation of the energy storage 1 , The electrode 3a can with the adjacently arranged contact element 2a electrically conductive and with this adjacent arranged energy storage component 4 ionically conductive or directly connected. The electrode 3a has a porous structure to accommodate a liquid electrolyte. The layer thickness of the electrode 3a is typically in a range between 30 and 300 microns.

Bei der Energiespeicherkomponente 4 handelt es sich um einen Separator 4a. Der Separator 4a ist aus einem elektrisch isolierenden, gegebenenfalls ionisch leitfähigen keramischen oder polymeren Separatormaterial gebildet. Der Separator 4a kann sonach bei Ausbildung aus einem elektrisch isolierenden, ionisch leitfähigen Separatormaterial selbst ionisch leitfähig sein. Sofern der Separator 4a selbst keine ionische Leitfähigkeit aufweist, ist er mit einem gelartigen bzw. flüssigen Elektrolyten befüllt. Sonach ermöglicht der Separator 4a in allen Fällen einen für den Betrieb des Energiespeichers 1 erforderlichen Ionenaustausch zwischen den diesen umgebend angeordneten Energiespeicherkomponenten 3, 5. Der Separator 4a kann mit den diesen umgebend angeordneten Energiespeicherkomponenten 3, 5 ionisch leitend bzw. direkt verbunden sein. Die Schichtdicke des Separators 4a liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 1 und 40 µm. In the energy storage component 4 it is a separator 4a , The separator 4a is formed from an electrically insulating, optionally ionically conductive ceramic or polymeric separator material. The separator 4a Accordingly, it may itself be ionically conductive when formed from an electrically insulating, ionically conductive separator material. If the separator 4a itself has no ionic conductivity, it is filled with a gel-like or liquid electrolyte. This allows the separator 4a in all cases one for the operation of the energy storage 1 required ion exchange between the surrounding arranged energy storage components 3 . 5 , The separator 4a can with these surrounding arranged energy storage components 3 . 5 ionically conductive or directly connected. The layer thickness of the separator 4a is typically in a range between 1 and 40 microns.

Bei der Energiespeicherkomponente 5 handelt es sich um eine als Anode geschaltete Elektrode 5a. Die Elektrode 5a ist aus einem zur Abgabe/Aufnahme interkalierter oder reagierter Ionen, insbesondere interkalierter oder reagierter Lithium-Ionen, ausgebildeten Energiespeicherkomponentenmaterial, wie z. B. Graphit oder Lithiumverbindungen, gebildet. Die Elektrode 5a dient sonach der Abgabe interkalierter oder reagierter Ionen im Betrieb des Energiespeichers 1. Die Elektrode 5a kann mit dem dieser benachbart angeordneten Separator 4a ionisch leitend und mit der dieser benachbart angeordneten Energiespeicherkomponente 6 elektrisch leitend verbunden sein. Die Elektrode 5a weist eine poröse Struktur auf, um z. B. einen Flüssigelektrolyten aufzunehmen. Die Schichtdicke der Elektrode 5a liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 5 und 200 µm. In the energy storage component 5 it is an electrode connected as an anode 5a , The electrode 5a is made of an intercalated or reacted for delivery / recording ions, in particular intercalated or reacted lithium ions, trained energy storage component material such. As graphite or lithium compounds formed. The electrode 5a thus serves the delivery of intercalated or reacted ions in the operation of the energy storage 1 , The electrode 5a can with the adjacently arranged separator 4a ionic conductive and with the adjacent thereto arranged energy storage component 6 be electrically connected. The electrode 5a has a porous structure to z. B. to receive a liquid electrolyte. The layer thickness of the electrode 5a is typically in a range between 5 and 200 microns.

Bei der Energiespeicherkomponente 6 handelt es sich um ein weiteres elektrisch leitfähiges Kontaktelement 6a. Das Kontaktelement 6a ist aus einem elektrisch leitfähigen Kontaktelementmaterial, wie z. B. Kupfer, gebildet. Das Kontaktelement 6a dient der elektrischen Kontaktierung der diesem benachbart angeordneten Elektrode 5a nach außen. Das Kontaktelement 6a ist sonach mit der diesem benachbart angeordneten Elektrode 5a elektrisch leitend verbunden. Das Kontaktelement 6a ist weitgehend kompakt ausgebildet, um einen möglichst geringen Übergangswiderstand zu gewährleisten. Die Schichtdicke des Kontaktelements 6a liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 8 und 40 µm. In the energy storage component 6 it is another electrically conductive contact element 6a , The contact element 6a is made of an electrically conductive contact element material, such. As copper formed. The contact element 6a serves for the electrical contacting of the electrode arranged adjacent thereto 5a outward. The contact element 6a is therefore with the electrode arranged adjacent thereto 5a electrically connected. The contact element 6a is designed to be as compact as possible to ensure low contact resistance. The layer thickness of the contact element 6a is typically in a range between 8 and 40 microns.

Die Herstellung insbesondere der Energiespeicherkomponente 3, 4, 5 erfolgt dadurch, dass wenigstens ein die jeweilige Energiespeicherkomponente 3, 4, 5 bildendes partikuläres Energiespeicherkomponentenmaterial, wenigstens ein partikuläres Porosierungsmittel zur Ausbildung poröser Strukturen in der jeweils herzustellenden Energiespeicherkomponente 3, 4, 5 sowie gegebenenfalls weitere partikuläre Abscheidungsmaterialien mittels Aerosolabscheidung in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf einem Trägermaterial abgeschieden werden. The production in particular of the energy storage component 3 . 4 . 5 takes place in that at least one the respective energy storage component 3 . 4 . 5 forming particulate energy storage component material, at least one particulate porosity agent for forming porous structures in the respective energy storage component to be produced 3 . 4 . 5 and, if appropriate, further particulate deposition materials are deposited on a carrier material by means of aerosol deposition in a common deposition process.

Die Aerosolabscheidung ist sonach als Ko-Abscheidungsprozess zu erachten, in welchem mehrere unterschiedliche Ausgangsmaterialien bzw. Partikelmischungen unterschiedlicher Ausgangsmaterialien, d. h. insbesondere wenigstens ein Energiespeicherkomponentenmaterial und wenigstens ein Porosierungsmittel, mittels Aerosolabscheidung gemeinsam in einem Abscheidungsprozess respektive in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf einem Trägermaterial abgeschieden werden. The aerosol separation is therefore to be regarded as co-deposition process, in which several different starting materials or particle mixtures of different starting materials, d. H. in particular at least one energy storage component material and at least one porosity agent are deposited by means of aerosol deposition together in a deposition process or in a common deposition process on a carrier material.

Wie mit Bezug auf die 7, 8 noch näher erläutert wird, kann unter einer in einem Abscheidungsprozess erfolgenden gemeinsamen Abscheidung zu verstehen sein, dass die jeweiligen Abscheidungsmaterialien zeitgleich oder zeitlich aufeinanderfolgend bzw. zeitlich gestaffelt auf einem Trägermaterial abgeschieden werden. Ein Abscheidungsprozess kann sonach mehrere zeitlich aufeinanderfolgende bzw. zeitlich gestaffelte Abscheidungsschritte umfassen, in welchen Abscheidungsschritten jeweils ein Abscheidungsmaterial oder mehrere, gegebenenfalls unterschiedliche, Abscheidungsmaterialien abgeschieden werden. How about the 7 . 8th is explained in more detail, can be understood by a joint deposition taking place in a deposition process that the respective deposition materials are deposited simultaneously or temporally successively or staggered in time on a carrier material. A deposition process may therefore comprise a plurality of deposition steps which are sequential in time or in time, in which deposition steps one deposition material or several, optionally different, deposition materials are deposited.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also vor, aus entsprechenden Abscheidungsmaterialien, d. h. insbesondere wenigstens einem Energiespeicherkomponentenmaterial und wenigstens einem Porosierungsmittel, ein oder mehrere Aerosole herzustellen und dieses Aerosol oder diese Aerosole gezielt auf ein Trägermaterial zu beschleunigen, so dass auf dem Trägermaterial eine feste Schicht abgeschieden wird. Die derart abgeschiedene feste Schicht bildet die herzustellende Energiespeicherkomponente 2–6. The method according to the invention therefore provides to produce one or more aerosols from corresponding deposition materials, ie in particular at least one energy storage component material and at least one pore-forming agent, and to accelerate this aerosol or these aerosols in a targeted manner onto a carrier material, so that a solid layer is deposited on the carrier material. The thus deposited solid layer forms the energy storage component to be produced 2 - 6 ,

Über Einstellungen bzw. Variationen der Prozessbedingungen im Rahmen des Aerosolabscheidungsprozesses lassen sich Schichten und sonach Energiespeicherkomponenten 2–6 mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere unterschiedlichen Dichten, Porositäten und Schichtdicken, realisieren. Settings and variations of the process conditions in the aerosol deposition process can be used to create layers and thus energy storage components 2 - 6 realize with different properties, in particular different densities, porosities and layer thicknesses.

Über die anteilsmäßige Zusammensetzung des oder der abzuscheidenden Aerosole, d. h. insbesondere über den Anteil bzw. die Konzentration des wenigstens einen Energiespeicherkomponentenmaterials und den Anteil bzw. die Konzentration des wenigstens einen Porosierungsmittels, lassen sich gezielt gewünschte Porositäten der herzustellenden Energiespeicherkomponente 3, 4, 5, d. h. der Elektroden 3a, 5a sowie des Separators 4a, einstellen. Insbesondere sind lokale Porositätsgradienten zwischen den Energiespeicherkomponenten 3, 4, 5 oder sogar innerhalb einer Energiespeicherkomponente 3, 4, 5 ausbildbar, indem der Anteil bzw. die Konzentration des wenigstens einen Porosierungsmittels graduell variiert wird. About the proportionate composition of the or the aerosols to be deposited, ie in particular on the proportion or concentration of the at least one energy storage component material and the proportion or concentration of at least one porosity, can be targeted desired porosities of the energy storage component to be produced 3 . 4 . 5 ie the electrodes 3a . 5a and the separator 4a , to adjust. In particular, there are local porosity gradients between the energy storage components 3 . 4 . 5 or even within an energy storage component 3 . 4 . 5 can be formed by gradually varying the proportion or concentration of the at least one porosity agent.

Die Herstellung der Energiespeicherkomponenten 2, 6, d. h. der jeweiligen Kontaktelemente 2a, 6a, kann entsprechend erfolgen. Allerdings ist bei der Ausbildung der Energiespeicherkomponenten 2, 6, d. h. der Kontaktelemente 2a, 6a, typischerweise auf eine deutlich niedrigere Konzentration des Porosierungsmittels als bei der Ausbildung der übrigen Energiespeicherkomponenten 3, 4, 5 zu achten, um die Kontaktelemente 2a, 6a jeweils weitgehend kompakt auszubilden. Die Ausbildung der Kontaktelemente 2a, 6a als kompakte Schichten kann auch über andere Prozessparameter gesteuert werden. Insbesondere sind in diesem Zusammenhang die jeweilige Gefügestruktur beeinflussende thermische Nachbehandlungen der abgeschiedenen Kontaktelemente 2a, 6a möglich, welche eine Verdichtung dieser bedingen. Ebenso können die elektrischen Kontaktelemente 2a, 6a als metallische Folien vorgelegt werden, auf welchen die Elektroden 3a, 5a entsprechend abgeschieden werden. The manufacture of energy storage components 2 . 6 , ie the respective contact elements 2a . 6a , can be done accordingly. However, in the training of energy storage components 2 . 6 , ie the contact elements 2a . 6a typically at a much lower concentration of the porosating agent than in the formation of the remaining energy storage components 3 . 4 . 5 to pay attention to the contact elements 2a . 6a each form a largely compact. The formation of the contact elements 2a . 6a as compact layers can also be controlled by other process parameters. In particular, in this context, the respective microstructure influencing thermal aftertreatments of the deposited contact elements 2a . 6a possible, which require a compression of this. Likewise, the electrical contact elements 2a . 6a be presented as metallic films on which the electrodes 3a . 5a be deposited accordingly.

Die Ausbildung poröser Strukturen über das wenigstens eine Porosierungsmittel basiert prinzipiell darauf, dass das wenigstens eine Porosierungsmittel während und/oder nach der Abscheidung, z. B. durch Zersetzung, aus der jeweiligen Energiespeicherkomponente 2–6 entfernt wird. Durch die Entfernung bzw. Zersetzung des Porosierungsmittels werden, insbesondere miteinander kommunizierende respektive zusammenhängende, Leerstellen gebildet, welche poröse Strukturen innerhalb der jeweiligen Energiespeicherkomponenten 2–6 bilden. The formation of porous structures via the at least one porosity agent is based in principle on the fact that the at least one porosity agent during and / or after the deposition, for. B. by decomposition, from the respective energy storage component 2 - 6 Will get removed. By the removal or decomposition of the porosity, in particular communicating with each other or contiguous vacancies are formed which porous structures within the respective energy storage components 2 - 6 form.

Als Porosierungsmittel kann ein Zersetzungsmaterial und/oder ein ein Zersetzungsmaterial umfassendes Porosierungsmittel verwendet werden, welches Zersetzungsmaterial sich rückstandsfrei zersetzen lässt. Die Ausbildung poröser Strukturen basiert sonach auf einer während bzw. nach der Abscheidung bzw. Herstellung der Energiespeicherkomponente erfolgenden Zersetzung und somit Entfernung entsprechender Zersetzungsmaterialien aus der Energiespeicherkomponente 2–6. As the porosity agent, a decomposition material and / or a porosity agent comprising a decomposition material may be used, which decomposition material can be decomposed without residue. The formation of porous structures is therefore based on a decomposition occurring during or after the deposition or production of the energy storage component and thus removal of corresponding decomposition materials from the energy storage component 2 - 6 ,

Die Zersetzung des Zersetzungsmaterials kann beispielsweise thermisch, d. h. über Aufbringung von Temperatur, erfolgen. Um das Zersetzungsmaterial thermisch zu zersetzen, ist das Zersetzungsmaterial auf eine Temperatur oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur zu erhitzen. Zur thermischen Zersetzung des Zersetzungsmaterials kommt insbesondere eine Pyrolyse in Frage, um unerwünschte Oxidationsprozesse zu unterbinden. Denkbar ist es auch, die zur thermischen Zersetzung des Zersetzungsmaterials erforderliche thermische Energie über hochenergetische Strahlung, wie z. B. über Laserstrahlung, aufzubringen. Die Zersetzung des Zersetzungsmaterials kann alternativ auch mittels eines Lösungsmittels erfolgen, in welchem das Zersetzungsmaterial löslich ist. The decomposition of the decomposition material can be effected, for example, thermally, ie by application of temperature. To thermally decompose the decomposition material, the decomposition material is to be heated to a temperature above its material-specific decomposition temperature. For the thermal decomposition of the decomposition material is in particular a pyrolysis in question to prevent unwanted oxidation processes. It is also conceivable, the thermal energy required for the thermal decomposition of the decomposition material via high-energy radiation, such as. B. over laser radiation, apply. The decomposition of the decomposition material may alternatively be carried out by means of a solvent in which the decomposition material is soluble.

Konkret kann es sich bei dem Zersetzungsmaterial hier um ein Polymermaterial handeln. Das Polymermaterial weist zweckmäßig eine niedrige Zersetzungstemperatur, insbesondere einen niedrigen Schmelzpunkt, und/oder eine gute Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln auf. Bei dem Polymermaterial kann es sich z. B. um thermoplastische Kunststoffmaterialien, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol etc., oder um natürliche Polymere, wie z. B. Zellulose, handeln. Concretely, the decomposition material here may be a polymeric material. The polymer material expediently has a low decomposition temperature, in particular a low melting point, and / or good solubility in organic solvents. The polymer material may be, for. B. to thermoplastic materials such. As polyethylene, polypropylene, polystyrene, etc., or natural polymers such. Cellulose, act.

Besonders zweckmäßig wird als Porosierungsmittel wenigstens ein Zersetzungsmaterial und/oder ein wenigstens ein Zersetzungsmaterial umfassendes Porosierungsmittel verwendet, welches Zersetzungsmaterial sich oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte zersetzen lässt. Die Zersetzung des Zersetzungsmaterials erfolgt hier also zwingend thermisch und ist im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nicht rückstandsfrei, da die thermische Zersetzung des Zersetzungsmaterials elektrisch leitfähige Rückstände in Form der elektrisch leitfähigen Zersetzungsprodukte hinterlässt. Die elektrisch leitfähigen Zersetzungsprodukte erhöhen die elektrische Leitfähigkeit der jeweiligen Energiespeicherkomponente 2–6, so dass gegebenenfalls der Einsatz zusätzlicher elektrisch leitfähiger Leitmaterialien, wie z. B. Graphit, anteilsmäßig reduziert oder auf den Einsatz derartiger Leitmaterialien sogar verzichtet werden kann. Hieraus ergibt sich, dass entsprechende Zersetzungsmaterialien insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung der Kontaktelemente 2a, 6a sowie der Elektroden 3a, 5a eingesetzt werden. It is particularly expedient to use at least one decomposition material and / or a porosity agent comprising at least one decomposition material as the porosating agent, which decomposition material can decompose above its material-specific decomposition temperature to form electrically conductive decomposition products. The decomposition of the decomposition material thus takes place here necessarily thermally and in contrast to the embodiment described above is not residue-free, since the thermal decomposition of the decomposition material leaves electrically conductive residues in the form of electrically conductive decomposition products. The electrically conductive decomposition products increase the electrical conductivity of the respective energy storage component 2 - 6 , so that optionally the use of additional electrically conductive conductive materials, such as. As graphite, proportionately reduced or can even be dispensed with the use of such conductive materials. It follows that corresponding decomposition materials, in particular in connection with the production of the contact elements 2a . 6a and the electrodes 3a . 5a be used.

Bei dem Zersetzungsmaterial kann es sich hier um ein Polymermaterial handeln, welches im Rahmen seiner thermischen Zersetzung zur Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte geeignet ist. Es kommen sonach natürliche oder synthetische Polymermaterialien mit einem vergleichsweise hohen Anteil an Kohlenstoff, wie z. B. Polystyrol oder Dimethylzellulose, in Frage. Bei den Zersetzungsprodukten handelt es sich sonach vornehmlich um elektrisch leitfähige, graphitähnliche oder nicht graphitisierte bzw. nicht graphitische Kohlenstoffverbindungen. The decomposition material may be a polymer material which is suitable for forming electrically conductive decomposition products as part of its thermal decomposition. There are therefore natural or synthetic polymer materials with a relatively high proportion of carbon, such as. As polystyrene or dimethyl cellulose, in question. The decomposition products are accordingly predominantly electrically conductive, graphite-like or non-graphitized or non-graphitic carbon compounds.

Als Porosierungsmittel können auch Core-Shell-Partikel, bestehend aus wenigstens einem Kernmaterial (Core) und wenigstens einem das Kernmaterial umhüllenden Hüllmaterial (Shell), verwendet werden. Die Core-Shell-Partikel können derart ausgebildet sein, dass das Hüllmaterial elektrisch leitfähig ist und sich das Kernmaterial, insbesondere oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur, rückstandsfrei zersetzen lässt oder dass das Kernmaterial elektrisch leitfähig ist und sich das Hüllmaterial, insbesondere oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur, rückstandsfrei zersetzen lässt. Es ist ebenso denkbar, dass die Core-Shell-Partikel derart ausgebildet sind, dass sich das Hüllmaterial oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte thermisch zersetzen lässt oder sich das Kernmaterial oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte thermisch zersetzen lässt. As a pore-forming agent, it is also possible to use core-shell particles consisting of at least one core material (core) and at least one shell material enveloping the core material (shell). The core-shell particles may be formed such that the shell material is electrically conductive and the core material, especially above its material-specific decomposition temperature, decompose without residue or that the core material is electrically conductive and the shell material, especially above its material-specific decomposition temperature, residue decomposes. It is also conceivable that the core-shell particles are formed such that the shell material can decompose thermally above its material-specific decomposition temperature to form electrically conductive decomposition products or the core material can decompose thermally above its material-specific decomposition temperature to form electrically conductive decomposition products.

Weiterhin kann als Porosierungsmittel auch ein leichtflüchtiges Zersetzungsmaterial und/oder ein leichtflüchtiges Zersetzungsmaterial umfassendes Porosierungsmittel verwendet werden. Das leichtflüchtige Zersetzungsmaterial ist derart beschaffen, dass es sich unter den im Rahmen der Aerosolabscheidung herrschenden Prozessbedingungen selbstständig verflüchtigt bzw. zersetzt. Unter einem leichtflüchtigen Zersetzungsmaterial ist also insbesondere ein Material mit einer niedrigen Siedetemperatur zu verstehen. Das leichtflüchtige Zersetzungsmaterial durchläuft bedingt durch die im Rahmen der Aerosolabscheidung herrschenden Prozessbedingungen, insbesondere des herrschenden Drucks und/oder der herrschenden Temperatur, einen Phasenübergang und tritt, insbesondere als Flüssigkeit oder Gas, während und/oder nach der Abscheidung aus der Energiespeicherkomponente 2–6 aus. Furthermore, a porosity agent comprising volatile decomposition material and / or a readily volatile decomposition material can also be used as the porosity agent. The volatile decomposition material is such that it self-volatilizes or decomposes under the process conditions prevailing during the aerosol separation. A volatile decomposition material is therefore to be understood as meaning, in particular, a material having a low boiling point. The volatile decomposition material undergoes a phase transition due to the process conditions prevailing during the aerosol separation, in particular the prevailing pressure and / or the prevailing temperature, and occurs, in particular as liquid or gas, during and / or after the deposition from the energy storage component 2 - 6 out.

Bei dem Zersetzungsmaterial kann es sich beispielsweise um gefrorene Partikel aus Wasser und/oder einem, insbesondere organischen, Lösungsmittel handeln. Es ist auch denkbar, festen Stickstoff oder festes Kohlendioxid (Trockeneis) als leichtflüchtiges Zersetzungsmaterial zu verwenden. Die Verwendung entsprechender leichtflüchtiger Zersetzungsmaterialien ist insbesondere deshalb möglich, weil im Rahmen der Aerosolabscheidung eine konstruktive Abscheidung auch bei tiefen Temperaturen durchführbar ist, so dass die Abscheidung auch bei Temperaturen um den Gefrierpunkt des Zersetzungsmaterials bzw. unterhalb des Gefrierpunkts des Zersetzungsmaterials erfolgen kann. The decomposition material may be, for example, frozen particles of water and / or one, in particular organic, solvent. It is also conceivable to use solid nitrogen or solid carbon dioxide (dry ice) as volatile decomposition material. The use of corresponding readily volatile decomposition materials is possible in particular because, in the context of aerosol deposition, a constructive separation can be carried out even at low temperatures, so that the deposition is also possible at temperatures around the freezing point of the Decomposition material or below the freezing point of the decomposition material can take place.

2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des in 1 gezeigten Energiespeichers 1. In dem Ausschnitt ist das elektrische Kontaktelement 2a, die als Kathode geschaltete Elektrode 3a und der Separator 4a gezeigt. 2 shows an enlarged view of a section of the in 1 shown energy storage 1 , In the cutout is the electrical contact element 2a , the electrode connected as a cathode 3a and the separator 4a shown.

Anhand von 2 ist insbesondere die innere Struktur der Elektrode 3a zu erkennen. Das Elektrodenmaterial 7, bei welchem es sich, wie erwähnt, z. B. um LiCoO2 oder LiFePO4, handeln kann, bildet eine Art Matrix. In der Matrix sind durch die Entfernung des Porosierungsmittels, d. h. insbesondere die Zersetzung des als Porosierungsmittels dienenden Zersetzungsmaterials, poröse Strukturen in Form von miteinander kommunizierenden Porenkanälen 8 gebildet. Die Porenkanäle 8 durchsetzen die Elektrode zwischen dem Separator 4a und dem elektrischen Kontaktelement 2a. Based on 2 is in particular the internal structure of the electrode 3a to recognize. The electrode material 7 in which, as mentioned, z. B. LiCoO 2 or LiFePO 4 , can act, forms a kind of matrix. In the matrix, by the removal of the porosity agent, ie, in particular, the decomposition of the decomposition material serving as a porosity agent, porous structures in the form of pore channels communicating with each other 8th educated. The pore channels 8th pass through the electrode between the separator 4a and the electrical contact element 2a ,

Die die Porenkanäle 8 begrenzenden Wandungen 9 sind mit elektrisch leitfähigen Zersetzungsprodukten 10 versehen und sonach elektrisch leitfähig ausgebildet. Insbesondere ist derart ein die Elektrode 3a durchsetzendes, elektrisch leitfähiges Netzwerk aus perkolierten elektrisch leitfähigen Zersetzungsprodukten 10 gebildet. Um die elektrische Leitfähigkeit der Elektrode 3a weiter zu erhöhen, sind in dem Elektrodenmaterial 7 zusätzlich elektrisch leitfähige Partikel 11, welche z. B. aus Graphit bestehen, dispergiert. The the pore channels 8th bounding walls 9 are with electrically conductive decomposition products 10 provided and thus formed electrically conductive. In particular, such is the electrode 3a enforcing, electrically conductive network of percolated electrically conductive decomposition products 10 educated. To the electrical conductivity of the electrode 3a are further increase in the electrode material 7 additionally electrically conductive particles 11 which z. B. consist of graphite dispersed.

Die 3–6 zeigen verschiedene Herstellungsschritte im Rahmen einer Herstellung eines elektrischen Energiespeichers 1 nach einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Anhand der 3–6 ist insbesondere ersichtlich, dass es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich ist, neben einzelnen Energiespeicherkomponenten 2–6 auch einen kompletten Energiespeicher 1 herzustellen. The 3 - 6 show various manufacturing steps in the context of producing an electrical energy storage 1 according to a method according to an embodiment of the invention. Based on 3 - 6 is particularly apparent that it is also possible in the context of the method according to the invention, in addition to individual energy storage components 2 - 6 also a complete energy storage 1 manufacture.

In dem in 3 gezeigten Herstellungsschritt wird auf einem zuvor bereitgestellten elektrischen Kontaktelement 6a eine als Anode schaltbare poröse Elektrode 5a mittels Aerosolabscheidung abgeschieden. Hierfür wird ein ein Elektrodenmaterial sowie ein Porosierungsmittel enthaltendes Aerosol verwendet. Selbstverständlich ist es, wie erwähnt, auch möglich, das elektrische Kontaktelement 6a entsprechend mittels Aerosolabscheidung abzuscheiden. Das elektrische Kontaktelement 6a wäre dann zuvor auf einem geeigneten Trägermaterial abzuscheiden. Hierfür wäre ein ein Kontaktelementmaterial enthaltendes Aerosol zu verwenden, welches gegebenenfalls einen geringen Anteil an Porosierungsmittel enthält. In the in 3 The manufacturing step shown is on a previously provided electrical contact element 6a a switchable as an anode porous electrode 5a deposited by means of aerosol deposition. For this purpose, an aerosol containing an electrode material and a porosity agent is used. Of course, as mentioned, also possible, the electrical contact element 6a to deposit accordingly by means of aerosol deposition. The electrical contact element 6a would then be deposited beforehand on a suitable substrate. For this purpose, an aerosol containing a contact element material should be used, which optionally contains a small proportion of pore-forming agent.

In dem in 4 gezeigten Herstellungsschritt wird auf der als Anode schaltbaren porösen Elektrode 5a ein Separator 4a mittels Aerosolabscheidung abgeschieden. Hierfür wird ein ein Separatormaterial sowie ein Porosierungsmittel enthaltendes Aerosol verwendet. In the in 4 The manufacturing step shown is on the anode electrode switchable as a porous electrode 5a a separator 4a deposited by means of aerosol deposition. For this purpose, an aerosol containing a separator material and a porosity agent is used.

In dem in 5 gezeigten Herstellungsschritt wird auf dem Separator 4a eine als Kathode schaltbare poröse Elektrode 3a mittels Aerosolabscheidung abgeschieden. Hierfür wird ein ein Elektrodenmaterial sowie ein Porosierungsmittel enthaltendes Aerosol verwendet. In the in 5 The manufacturing step shown is on the separator 4a a porous electrode which can be switched as a cathode 3a deposited by means of aerosol deposition. For this purpose, an aerosol containing an electrode material and a porosity agent is used.

In dem in 6 gezeigten Herstellungsschritt wird auf die als Kathode schaltbare poröse Elektrode 3a ein weiteres elektrisches Kontaktelement 2a mittels Aerosolabscheidung abgeschieden. Hierfür wird ein ein Kontaktelementmaterial enthaltendes Aerosol verwendet, welches gegebenenfalls einen geringen Anteil an Porosierungsmittel enthält. In the in 6 The manufacturing step shown is applied to the cathode as a switchable porous electrode 3a another electrical contact element 2a deposited by means of aerosol deposition. For this purpose, a contact material containing aerosol is used, which optionally contains a small proportion of pore-forming agent.

An die in den 3–6 gezeigten Herstellungsschritte können sich weitere Herstellungsschritte, wie z. B. ein Anbringen von elektrischen Leiterelementen, so genannten Ableitern, an die elektrischen Kontaktelemente 2a, 6a, diverse Verpackungs- und Versiegelungsmaßnahmen sowie eine Befüllung des Energiespeichers 1, d. h. insbesondere der Elektroden 3a, 5a sowie des zwischen diesen angeordneten Separators 4a, mit einem Flüssigelektrolyten anschließen. To the in the 3 - 6 manufacturing steps shown, further manufacturing steps, such. As an attachment of electrical conductor elements, so-called arresters, to the electrical contact elements 2a . 6a , various packaging and sealing measures and a filling of the energy storage 1 , ie in particular the electrodes 3a . 5a and the separator arranged between them 4a , connect with a liquid electrolyte.

Die 7, 8 zeigen je eine Prinzipdarstellung einer Anlage zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. The 7 . 8th each show a schematic diagram of a system for carrying out a method according to an embodiment of the invention.

Die in 7 gezeigte Anlage umfasst drei Behältnisse 12, 13, 14, welche jeweils mit einer Gaszuführung 15, 16, 17 verbunden sind. In den Gaszuführungen 15, 16, 17 wird jeweils ein bestimmtes gasförmiges Trägermedium, bei welchem es sich z. B. um Luft oder Kohlendioxid handelt, druckbeaufschlagt vorgehalten. Zwischen die jeweiligen Gaszuführungen 15, 16, 17 und die Behältnisse 12, 13, 14 ist eine Massen- bzw. Volumendurchflussregelungseinrichtung 18 geschaltet, über welche der Massen- bzw. Volumenstrom des über die jeweilige Gaszuführungen 15, 16, 17 in die jeweiligen Behältnisse 12, 13, 14 strömenden gasförmigen Trägermediums gesteuert werden kann. In the 7 shown plant comprises three containers 12 . 13 . 14 , each with a gas supply 15 . 16 . 17 are connected. In the gas supplies 15 . 16 . 17 is in each case a specific gaseous carrier medium in which it is z. B. is air or carbon dioxide, pressurized held. Between the respective gas supply lines 15 . 16 . 17 and the containers 12 . 13 . 14 is a mass flow control device 18 connected, via which the mass or flow of the above the respective gas supply lines 15 . 16 . 17 in the respective containers 12 . 13 . 14 flowing gaseous carrier medium can be controlled.

Für die beispielhafte Herstellung einer als Elektrode 3a, 5a zu verwendenden Energiespeicherkomponente 3, 5 kann sich in dem Behältnis 12 ein partikuläres Elektrodenmaterial, in dem Behältnis 13 ein partikuläres Porosierungsmittel und in dem Behältnis 14 ein partikuläres Leitmaterial befinden. For the exemplary production of a as an electrode 3a . 5a to be used energy storage component 3 . 5 can be in the container 12 a particulate electrode material in the container 13 a particulate porosifying agent and in the container 14 a particulate conductive material.

Über das in die jeweiligen Behältnisse 12, 13, 14 strömende gasförmige Trägermedium wird in den Behältnissen 12, 13, 14 jeweils ein Aerosol gebildet. Die jeweiligen Aerosole werden über Zuleitungen in eine zentrale Mischeinrichtung 19 geleitet. In die Zuleitungen zu der zentralen Mischeinrichtung 19 sind Druckmesseinrichtungen 20 geschaltet, um den Druck der in die zentrale Mischeinrichtung 19 strömenden Aerosole zu überwachen. About that in the respective containers 12 . 13 . 14 flowing gaseous carrier medium is in the containers 12 . 13 . 14 each formed an aerosol. The respective aerosols are fed via supply lines into a central mixing device 19 directed. Into the supply lines to the central mixing device 19 are pressure measuring devices 20 switched to the pressure of the central mixing device 19 monitor flowing aerosols.

Die einzelnen Aerosole werden in der zentralen Mischeinrichtung 19 miteinander vermischt, d. h. zu einem Aerosol zusammengeführt. Über eine der zentralen Mischeinrichtung 19 zugeordnete weitere Gaszuführung 21 kann das anteilsmäßige Verhältnis zwischen den Partikeln und dem gasförmigen Trägermediums in dem in der Mischeinrichtung 19 enthaltenen Aerosol reguliert werden. The individual aerosols are in the central mixing device 19 mixed together, ie merged into an aerosol. About one of the central mixing device 19 assigned additional gas supply 21 For example, the proportionate ratio between the particles and the gaseous carrier medium in the mixing device 19 contained aerosol can be regulated.

Das Aerosol wird mittels einer Düsenvorrichtung 22 auf einen in einer Abscheidungskammer 23 angeordneten, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, beweglich gelagerten Träger 24 gerichtet und auf dessen der Düsenvorrichtung 22 zugewandten Oberfläche abgeschieden. Die Beschleunigung des Aerosols aus der Düsenvorrichtung 22 erfolgt durch das in der Abscheidungskammer 23 anliegende Vakuum, welches mittels einer Vakuumpumpe 25 erzeugt wird. Ersichtlich ist auch der Abscheidungskammer 23 eine Druckmesseinrichtung 20 zugeordnet, über welche die Druckverhältnisse innerhalb der Abscheidungskammer 23 überwacht werden können. The aerosol is delivered by means of a nozzle device 22 on one in a deposition chamber 23 arranged, as indicated by the double arrow, movably mounted carrier 24 directed and on the nozzle device 22 deposited facing surface. The acceleration of the aerosol from the nozzle device 22 takes place through the in the deposition chamber 23 adjacent vacuum, which by means of a vacuum pump 25 is produced. Also visible is the deposition chamber 23 a pressure measuring device 20 assigned, via which the pressure conditions within the deposition chamber 23 can be monitored.

Um eine gute Durchmischung der abzuscheidenden Materialien her- bzw. sicherzustellen, können die oder kann ein Teil der abzuscheidenden Materialien vor der Abscheidung auf dem Träger 24, insbesondere vor Eintritt in die Düsenvorrichtung 22 und/oder in der Düsenvorrichtung 22, verwirbelt werden. Die Verwirbelung bedingt eine bestimmte Durchmischung der Abscheidungsmaterialien, welche für den Abscheidungsprozess vorteilhaft sein kann. Die Durchmischung kann anlagentechnisch durch in in bestimmte Leitungsabschnitte der Anlage geschaltete oder in die Düsenvorrichtung 22 integrierte Verwirbelungseinrichtungen (nicht gezeigt), wie z. B. Verwirbelungsdüsen, realisiert werden. To ensure good mixing of the materials to be deposited, the or may be a part of the materials to be deposited prior to deposition on the support 24 , in particular before entry into the nozzle device 22 and / or in the nozzle device 22 to be swirled. The turbulence requires a certain mixing of the deposition materials, which may be advantageous for the deposition process. The mixing can be done by equipment in by in certain line sections of the system connected or in the nozzle device 22 integrated turbulators (not shown), such. B. Verwirbelungsdüsen be realized.

Im Unterschied zu der in 7 gezeigten Anlage ist bei der in 8 gezeigten Anlage keine zentrale Mischeinrichtung 19 vorgesehen. Die in den einzelnen Behältnissen 12, 13, 14 erzeugten Aerosole werden jeweils über diesen gesondert zugeordnete Mischeinrichtungen 19a, 19b, 19c in jeweilige Düsenvorrichtungen 22a, 22b, 22c geleitet, über welche Düsenvorrichtungen 22a, 22b, 22c diese in einzelnen Abscheidungsschritten, d. h. insbesondere auch zeitlich aufeinanderfolgend respektive zeitlich gestaffelt, auf dem Träger 24 abgeschieden werden können. Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass die jeweiligen Abscheidungsmaterialien individuell für die Abscheidung aufbereitet, insbesondere vorbehandelt, und dosiert werden können. Für die jeweiligen Abscheidungsmaterialien sind sonach unterschiedliche Anlagen- und Prozessparameter, wie z. B. Pulveragitationsmodi, Druck- und/oder Temperaturverhältnisse, Leitungsquerschnitte, Düsengeometrien, Strömungsgeschwindigkeiten, Strömungsprofile und gasförmige Trägermedien, darstellbar. Unlike the in 7 shown plant is at the in 8th shown plant no central mixing device 19 intended. The in the individual containers 12 . 13 . 14 generated aerosols are each about this separately assigned mixing devices 19a . 19b . 19c in respective nozzle devices 22a . 22b . 22c passed over which nozzle devices 22a . 22b . 22c these in individual deposition steps, ie in particular also temporally successive or staggered in time, on the carrier 24 can be separated. The advantage of this variant is that the respective deposition materials prepared individually for the deposition, in particular pretreated, and can be dosed. For the respective deposition materials are therefore different plant and process parameters, such. B. Pulveragitationsmodi, pressure and / or temperature conditions, line cross-sections, nozzle geometries, flow velocities, flow profiles and gaseous carrier media, representable.

Insbesondere für die in 8 gezeigte Anlage gilt, dass es anstelle in den jeweiligen Behältnissen 12, 13, 14 jeweilige Abscheidungsmaterialien zur Abscheidung einer bestimmten Energiespeicherkomponente 2–6, d. h. z. B. einer Elektrode 3a, 5a, vorzuhalten, auch möglich ist, in den jeweiligen Behältnissen 12, 13, 14 jeweils komplette Partikelmischungen zur Abscheidung einer bestimmten Energiespeicherkomponente 2–6 vorzuhalten. In particular for the in 8th shown attachment applies that it instead in the respective containers 12 . 13 . 14 respective deposition materials for the deposition of a particular energy storage component 2 - 6 , ie eg an electrode 3a . 5a , to hold on, is also possible in the respective containers 12 . 13 . 14 each complete particle mixtures for the deposition of a specific energy storage component 2 - 6 reproach.

Demnach kann beispielsweise in dem Behältnis 12 eine ein Elektrodenmaterial und ein Porosierungsmittel enthaltende Partikelmischung zur Erzeugung eines Aerosols zur Abscheidung einer als Kathode zu schaltenden Elektrode 3a, in dem Behältnis 13 eine ein Separatormaterial und ein Porosierungsmittel enthaltende Partikelmischung zur Erzeugung eines Aerosols zur Abscheidung eines Separators 4a und in dem Behältnis 14 eine ein Elektrodenmaterial und ein Porosierungsmittel enthaltende Partikelmischung zur Erzeugung eines Aerosols zur Abscheidung einer als Anode zu schaltenden Elektrode 5a enthalten sein. Accordingly, for example, in the container 12 a particle mixture containing an electrode material and a porosity agent for producing an aerosol for depositing an electrode to be switched as a cathode 3a in the container 13 a particle mixture containing a separator material and a pore-forming agent for producing an aerosol for separating a separator 4a and in the container 14 a particle mixture containing an electrode material and a porosity agent for producing an aerosol for depositing an electrode to be switched as an anode 5a be included.

Gleichermaßen besteht insbesondere im Zusammenhang mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer in 8 gezeigten Anlage die Möglichkeit, das abzuscheidende Materialien mit gleichen oder ähnlichen Materialeigenschaften bzw. Partikeleigenschaften, insbesondere gleicher oder ähnlicher Dichte und/oder Morphologie und/oder Partikelgröße, in einzelnen Fraktionen unter Ausbildung einer Partikelmischung vorgemischt und fraktionsweise abgeschieden werden. In den einzelnen Behältnissen 12, 13, 14 können sonach Aerosole aus vorgemischten Partikelmischungen gleicher oder ähnlicher Partikel erzeugt werden, welche im Weiteren zeitgleich oder fraktionsweise, d. h. zeitlich aufeinanderfolgend bzw. zeitlich gestaffelt, auf dem Träger 24 abgeschieden werden. Likewise, in particular in connection with the implementation of the method according to the invention, there is an in 8th The facility shown, the possibility of the materials to be deposited with the same or similar material properties or particle properties, in particular the same or similar density and / or morphology and / or particle size, premixed in individual fractions to form a particle mixture and fractionally deposited. In the individual containers 12 . 13 . 14 Accordingly, aerosols can be produced from premixed particle mixtures of the same or similar particles, which in addition, at the same time or fractionally, ie staggered in time or time, on the support 24 be deposited.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Energiespeicherkomponente (2, 3, 4, 5, 6) für einen elektrischen Energiespeicher (1), dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der wenigstens einen Energiespeicherkomponente (2, 3, 4, 5, 6) wenigstens ein die wenigstens eine Energiespeicherkomponente bildendes Energiespeicherkomponentenmaterial sowie wenigstens ein Porosierungsmittel, welches der Ausbildung poröser Strukturen in der herzustellenden Energiespeicherkomponente (2, 3, 4, 5, 6) dient, mittels Aerosolabscheidung in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf einem Trägermaterial abgeschieden werden. Method for producing at least one energy storage component ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) for an electrical energy store ( 1 ), characterized in that for the production of the at least one energy storage component ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) at least one energy storage component material forming the at least one energy storage component, as well as at least one pore-forming agent which facilitates the formation of porous structures in the energy storage component ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) is deposited by means of aerosol deposition in a common deposition process on a carrier material. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiespeicherkomponente (3, 5) in Form einer Elektrode (3a, 5a) hergestellt wird, wobei hierzu wenigstens ein zur Abgabe oder Aufnahme von Ionen ausgebildetes Elektrodenmaterial als Energiespeicherkomponentenmaterial abgeschieden wird. Method according to claim 1, characterized in that an energy storage component ( 3 . 5 ) in the form of an electrode ( 3a . 5a ), wherein for this purpose at least one electrode material designed for emitting or receiving ions is deposited as energy storage component material. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem wenigstens einen Elektrodenmaterial zusätzlich wenigstens ein elektrisch leitfähiges Leitmaterial abgeschieden wird und/oder ein ein elektrisch leitfähiges Leitmaterial umfassendes Elektrodenmaterial abgeschieden wird. A method according to claim 2, characterized in that in addition to the at least one electrode material additionally at least one electrically conductive conductive material is deposited and / or an electrode material comprising an electrically conductive conductive material is deposited. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiespeicherkomponente (4) in Form eines zwischen zwei Elektroden (3a, 5a) eines Energiespeichers (1) anzuordnenden elektrisch isolierenden, jedoch ionisch leitfähigen Separators (4a) hergestellt wird, wobei hierzu wenigstens ein elektrisch isolierendes, gegebenenfalls ionisch leitfähiges Separatormaterial als Energiespeicherkomponentenmaterial abgeschieden wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that an energy storage component ( 4 ) in the form of a between two electrodes ( 3a . 5a ) of an energy store ( 1 ) to be arranged electrically insulating, but ionically conductive separator ( 4a ), wherein for this purpose at least one electrically insulating, optionally ionically conductive separator material is deposited as energy storage component material. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiespeicherkomponente (2, 6) in Form eines mit einer Elektrode (3a, 5a) eines Energiespeichers (3, 5) zu kontaktierenden elektrisch leitfähigen Kontaktelements (2a, 6a) hergestellt wird, wobei hierzu wenigstens ein elektrisch leitfähiges Kontaktelementmaterial als Energiespeicherkomponentenmaterial abgeschieden wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that an energy storage component ( 2 . 6 ) in the form of a with an electrode ( 3a . 5a ) of an energy store ( 3 . 5 ) to be contacted electrically conductive contact element ( 2a . 6a ), wherein for this purpose at least one electrically conductive contact element material is deposited as energy storage component material. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Porosierungsmittel wenigstens ein Zersetzungsmaterial und/oder ein wenigstens ein Zersetzungsmaterial umfassendes Porosierungsmittel verwendet wird, wobei sich das Zersetzungsmaterial rückstandsfrei zersetzen lässt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one decomposition material and / or a Porosierungsmittel comprising at least one decomposition material is used as the porosity, wherein the decomposition material can be decomposed without residue. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Porosierungsmittel wenigstens ein Zersetzungsmaterial und/oder ein wenigstens ein Zersetzungsmaterial umfassendes Porosierungsmittel verwendet wird, wobei sich das Zersetzungsmaterial oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte thermisch zersetzen lässt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one decomposition material and / or at least one decomposition material Porosierungsmittel is used as a porosity, wherein the decomposition material can decompose thermally above its material-specific decomposition temperature to form electrically conductive decomposition products. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Porosierungsmittel Core-Shell-Partikel, bestehend aus wenigstens einem Kernmaterial und wenigstens einem das Kernmaterial umhüllenden Hüllmaterial, abgeschieden werden, wobei das Hüllmaterial elektrisch leitfähig ist und sich das Kernmaterial, insbesondere oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur, rückstandsfrei zersetzen lässt oder das Kernmaterial elektrisch leitfähig ist und sich das Hüllmaterial, insbesondere oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur, rückstandsfrei zersetzen lässt oder sich das Hüllmaterial oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte thermisch zersetzen lässt oder sich das Kernmaterial oberhalb seiner materialspezifischen Zersetzungstemperatur unter Ausbildung elektrisch leitfähiger Zersetzungsprodukte thermisch zersetzen lässt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that are deposited as a porosity core-shell particles consisting of at least one core material and at least one enveloping the core material shell material, wherein the shell material is electrically conductive and the core material, in particular above its material-specific Decomposition temperature, decompose residue or the core material is electrically conductive and the shell material, especially above its material-specific decomposition temperature, decompose residue or the shell material above its material-specific decomposition temperature to form electrically conductive decomposition products thermally decompose or the core material above its material-specific decomposition temperature Training thermally decomposable decomposition products can thermally decompose. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Porosierungsmittel wenigstens ein leichtflüchtiges Zersetzungsmaterial und/oder ein wenigstens ein leichtflüchtiges Zersetzungsmaterial umfassendes Porosierungsmittel verwendet wird, wobei sich das leichtflüchtige Zersetzungsmaterial unter den im Rahmen des Abscheidungsprozesses herrschenden Prozessbedingungen selbstständig verflüchtigt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one volatile decomposition material and / or at least one volatile decomposition material Porosierungsmittel is used as a porosity, wherein the volatile decomposition material volatilizes under the prevailing process conditions in the deposition process independently. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Energiespeicherkomponentenmaterial und das wenigstens eine Porosierungsmittel sowie gegebenenfalls weitere Abscheidungsmaterialien unter Ausbildung einer Partikelmischung vorgemischt werden und die Partikelmischung abgeschieden wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one energy storage component material and the at least one porosity agent and optionally further deposition materials are premixed to form a particle mixture and the particle mixture is deposited. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Energiespeicherkomponentenmaterial oder ein Teil des wenigstens einen Energiespeicherkomponentenmaterials und das wenigstens eine Porosierungsmittel oder wenigstens ein Teil des wenigstens einen Porosierungsmittels sowie gegebenenfalls weitere Abscheidungsmaterialien zeitlich gestaffelt abgeschieden werden. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one energy storage component material or a portion of the at least one energy storage component material and the at least one porosity agent or at least a portion of the at least one porosity agent and optionally further deposition materials are deposited staggered in time. Verfahren nach Anspruch 10 oder einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass abzuscheidende Materialien mit gleichen oder ähnlichen Materialeigenschaften, insbesondere gleicher oder ähnlicher Dichte und/oder Morphologie und/oder Partikelgröße, in einzelnen Fraktionen unter Ausbildung einer Partikelmischung vorgemischt und fraktionsweise abgeschieden werden. A method according to claim 10 or one of claims 1 to 9, characterized in that materials to be deposited having the same or similar material properties, in particular the same or similar density and / or morphology and / or particle size, are premixed in individual fractions to form a particle mixture and fractionally deposited , Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder ein Teil der abzuscheidenden Materialien vor ihrer Abscheidung in einer Verwirbelungseinrichtung verwirbelt werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the or a part of the materials to be deposited are vortexed before their deposition in a turbulizer. Energiespeicherkomponente (2, 3, 4, 5, 6) für einen elektrischen Energiespeicher (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherkomponente (2, 3, 4, 5, 6) gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt ist. Energy storage component ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) for an electrical energy store ( 1 ), characterized in that the energy storage component ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) according to the method of any one of the preceding claims. Elektrischer Energiespeicher (1), insbesondere Lithium-Ionen-Energiespeicher, umfassend wenigstens eine Energiespeicherkomponente (2, 3, 4, 5, 6) nach Anspruch 14. Electric energy storage ( 1 ), in particular lithium-ion energy store, comprising at least one energy storage component ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) according to claim 14.
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